JPH09247903A

JPH09247903A - 制御装置付き電動機

Info

Publication number: JPH09247903A
Application number: JP8056521A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ishikawa; 勝己石川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】制御装置を交換する必要がある場合に、交換
コストを低減すると共に、交換作業を簡単に行う。【解決手段】本発明のインバータ装置付き電動機は、
スイッチング素子を有すると共に電動機１に電力を供給
するパワーユニット８を電動機１の端子部６に着脱可能
に取り付け、そして、上記スイッチング素子を制御する
制御回路を有する制御ユニット９をパワーユニット８に
着脱可能に取り付けるように構成したものである。これ
により、インバータ装置７を交換する必要がある場合、
パワーユニット８または制御ユニット９の一方だけを交
換するだけで対応することができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機を駆動制御
する制御装置を電動機の本体に一体に取り付けるように
構成した制御装置付き電動機に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】制御装置として例えば
インバータ装置を、電動機のフレームに設けられた端子
部に一体に取り付けるように構成した電動機が考えられ
ている。この構成において、例えば電源電圧を２００Ｖ
から４００Ｖに切換える必要が生じた場合、電動機側の
巻線の接続を２００Ｖ用接続から４００Ｖ用接続に切換
接続すると共に、インバータ装置を２００Ｖ用から４０
０Ｖ用に交換する必要がある。この場合、電動機は、巻
線を切換接続するだけでそのまま使用できるのに対し
て、インバータ装置は装置全体を交換しなければなら
ず、交換コストがかなり高くなるという問題があった。

【０００３】そこで、本発明の目的は、制御装置を交換
する必要がある場合に、交換コストを低減することがで
きると共に、交換作業を簡単に行うことができる制御装
置付き電動機を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の制御装置付き電
動機は、電動機の本体に着脱可能に取り付けられスイッ
チング素子を有すると共に前記電動機に電力を供給する
パワーユニットを備え、そして、このパワーユニットに
着脱可能に取り付けられ前記スイッチング素子を制御す
る制御回路を有する制御ユニットを備えて構成されたと
ころに特徴を有する。

【０００５】上記構成によれば、制御装置をパワーユニ
ットと制御ユニットとに分割可能な構成としたので、制
御装置を交換する必要がある場合、パワーユニットまた
は制御ユニットの一方だけを交換するだけで対応可能で
あることが多いから、交換コストを低減することができ
る。そして、パワーユニットが電動機の本体に着脱可能
であると共に、制御ユニットがパワーユニットに着脱可
能であるから、交換作業が簡単になる。

【０００６】また、上記構成の場合、パワーユニットを
本体に設けられた端子部にコネクタを介して接続するよ
うに構成すると共に、制御ユニットをパワーユニットに
コネクタを介して接続するように構成することが好まし
い。更に、制御装置をインバータ装置から構成した場
合、パワーユニットにインバータ装置の主回路を設ける
と共に、制御ユニットにインバータ装置の制御回路を設
けることが一層好ましい構成である。更にまた、複数の
電源電圧に対応するようにパワーユニットを複数種類用
意し、電源電圧を切換える際には、パワーユニットを交
換するように構成することが良い。又本体は巻線の接続
を電動機端子部分の接続を変更することにより切換接続
するように構成する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をインバータ装置付
き電動機に適用した第１の実施例について図１ないし図
９を参照しながら説明する。まず、インバータ装置付き
電動機の概略全体構成を示す図１において、電動機１は
例えば三相誘導電動機から成り、該電動機１の本体は、
ほぼ円筒状をなすフレーム２と、このフレーム２の両端
部に取り付けられた軸受ブラケット３（一方のみ図示）
とから構成されている。上記電動機１の本体の内部に
は、固定子が固定されていると共に、回転子が回転可能
に設けられている。この回転子のシャフト４は、軸受ブ
ラケット３に軸受を介して支承されている。上記シャフ
ト４の図１中左端部には外扇が取り付けられており、こ
の外扇はカバー５により覆われている。

【０００８】また、上記フレーム２の外周部の上部に
は、端子部６（図７参照）が配設されている。この端子
部６の具体的構成については、後述する。そして、上記
端子部６に、制御装置としてインバータ装置７が着脱可
能に取り付けられている。このインバータ装置７は、全
体として矩形箱状をなしており、図２にも示すように、
パワーユニット８と制御ユニット９とを連結して構成さ
れている。

【０００９】ここで、上記インバータ装置７の電気的構
成を図３を参照して説明する。この図３に示すように、
インバータ装置７はインバータ主回路１０と制御回路１
１とから構成されている。ここで、インバータ主回路１
０側が上記パワーユニット８内に内蔵され、制御回路１
１側が制御ユニット９に内蔵されるように構成されてい
る。

【００１０】そして、上記インバータ主回路１０は、整
流回路１２と平滑コンデンサ１３とスイッチング回路１
４とから構成されている。上記整流回路１２は、６個の
ダイオード１５から構成されており、商用電源である三
相交流電源を入力端子１０Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔを介して
入力して整流する。この整流回路１２により整流された
整流出力は、平滑コンデンサ１３により平滑されて直流
電源ライン１６、１７間に出力される。

【００１１】また、これら直流電源ライン１６、１７か
ら給電されるスイッチング回路１４は、６個のスイッチ
ング素子１８を三相ブリッジ接続して構成されている。
各スイッチング素子１８は、例えばＩＧＢＴ、ＦＥＴ、
サイリスタ等の半導体素子により構成されている。尚、
各スイッチング素子１８には、それぞれフリーホイール
ダイオード（帰還ダイオード）１９が並列に接続されて
いる。この構成の場合、各スイッチング素子１８がスイ
ッチング動作されることにより、スイッチング回路１４
の三相の出力端子１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗから三相交流
が出力され、この三相交流が電動機１に供給されるよう
に構成されている。

【００１２】そして、上記インバータ主回路１０の各ス
イッチング素子１８は、制御回路１１から与えられる制
御信号によりオンオフ制御されるように構成されてい
る。上記制御回路１１は、主としてマイクロコンピュー
タや集積回路等から構成されており、インバータ主回路
１０の各スイッチング素子１８をオンオフ制御するため
の制御信号を生成する機能を有している。また、制御回
路１１は、図４に示すように、制御ユニット９の上面に
配設されたディスプレイ２０を駆動制御すると共に、制
御ユニット９の上面に配設された多数のキースイッチ２
１からのスイッチ信号を受けるように構成されている。

【００１３】この構成の場合、使用者は、上記ディスプ
レイ２０を視認しながら各種のキースイッチ２１を適宜
操作することにより、インバータ装置７の運転条件を設
定したり、運転を開始させたり、運転を停止させたりす
ることが可能なように構成されている。

【００１４】次に、インバータ装置７のパワーユニット
８と制御ユニット９を着脱可能に連結する具体的構成に
ついて、図４、図５及び図６を参照して説明する。制御
ユニット９の図４中上部側の側面部には、雄形コネクタ
２２が上方へ突出するように設けられている。また、パ
ワーユニット８の図４中下部側の側面部は、雌形コネク
タ２３が設けられており、この雌形コネクタ２３に上記
制御ユニット９の雄形コネクタ２２が嵌合連結するよう
に構成されている。これにより、二つのユニット８、９
が一体化されるようになっている。

【００１５】そして、両コネクタ２２、２３が嵌合連結
すると、雄形コネクタ２２内に設けられた多数の凹状端
子２２ａと雌形コネクタ２３内に設けられた多数の突条
端子２３ａとが接続されるように構成されている。これ
ら両端子２２ａ、２３ａの接続により、インバータ主回
路１０と制御回路１１とが接続される構成となってい
る。この場合、雄形コネクタ２２と雌形コネクタ２３と
からコネクタ２４が構成されている。尚、制御回路１１
に供給する直流定電圧電源は、インバータ主回路１０側
に設けられた定電圧電源回路（図示しない）で生成され
るように構成されている。そして、この定電圧電源回路
から出力される直流定電圧電源は、上記コネクタ２２、
２３を介して制御回路１１に供給されるようになってい
る。

【００１６】一方、パワーユニット８の図４中上部側の
側面部には、三相交流電源を入力する入力端子１０Ｒ、
１０Ｓ、１０Ｔが配設されている。これら入力端子１０
Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔに、三相交流電源の３本の電源ライ
ン２５、２６、２７（図１参照）の各端子をねじ止めし
て接続する構成となっている。尚、上記入力端子１０
Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔは、パワーユニット８に着脱可能に
装着された端子カバー２８により覆われるように構成さ
れている。

【００１７】また、図５及び図６に示すように、パワー
ユニット８の下面部の図５中右端部には、インバータ主
回路１０の三相の出力端子１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗが下
方へ向けて突設されている。これら出力端子１０Ｕ、１
０Ｖ、１０Ｗは、それぞれ円柱状の径大部２９ａと、こ
の径大部２９ａの中心に突設された円柱状の径小部２９
ｂとから構成されている。

【００１８】そして、このように構成されたパワーユニ
ット８は、入力する三相交流電源の電圧が例えば２００
Ｖに対応する２００Ｖ用と、入力する三相交流電源の電
圧が例えば４００Ｖに対応する４００Ｖ用とが用意され
ている。２００Ｖ用のパワーユニット８と４００Ｖ用の
パワーユニット８とは、外形の大きさが同じであると共
に、コネクタや端子等の各形状も同じである。両者が異
なるところは、内蔵するインバータ主回路１０を構成す
る各構成部品（スイッチ素子１８や平滑コンデンサ１３
やダイオード１５等）の耐圧が２００Ｖまたは４００Ｖ
である点である。尚、両者を識別するために、各パワー
ユニット８の表面に２００Ｖ用または４００Ｖ用である
ことを示す文字等が印刷されている。

【００１９】次に、電動機１の端子部６の具体的構成に
ついて、図７、図８及び図９を参照して説明する。端子
部６の図７中上端部には、３個のモータ入力端子６Ｒ、
６Ｓ、６Ｔが配設されている。これらモータ入力端子６
Ｒ、６Ｓ、６Ｔには、図８にも示すように、パワーユニ
ット８の出力端子１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗが着脱可能に
嵌合連結するような段付き凹部６ａが形成されている。
この構成の場合、モータ入力端子６Ｒ、６Ｓ、６Ｔにパ
ワーユニット８の出力端子１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗを嵌
合連結して接続することにより、パワーユニット８（及
び制御ユニット９）を端子部６に取り付ける構成となっ
ている。

【００２０】この場合、端子部６のモータ入力端子６
Ｒ、６Ｓ、６Ｔとパワーユニット８の出力端子１０Ｕ、
１０Ｖ、１０Ｗとからコネクタ３０が構成されている。
尚、このコネクタ３０の連結力だけでは、パワーユニッ
ト８及び制御ユニット９を電動機１へ取り付ける強度が
不足する場合には、他の部品例えば取付板やねじ等を用
いて取り付けることにより取付強度を高くするように構
成しても良い。

【００２１】また、端子部６におけるモータ入力端子６
Ｒ、６Ｓ、６Ｔの図７中下方には、３個の中継端子３１
Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔが配設されている。これら中継端子
３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔは、導通板３２、３２、３２を
介してモータ入力端子６Ｒ、６Ｓ、６Ｔに接続されてい
る。更に、端子部６における中継端子３１Ｒ、３１Ｓ、
３１Ｔの図７中下方には、９個の巻線端子３３Ｕ１、３
３Ｖ１、３３Ｗ１、３３Ｕ２、３３Ｖ２、３３Ｗ２、３
３Ｘ１、３３Ｙ１、３３Ｚ１が配設されている。これら
９個の巻線端子３３Ｕ１〜３３Ｚ１は、図９（ａ）に示
すように，電動機１の６個の巻線３４〜３９の各端子で
ある。

【００２２】この場合、電動機１は、６個の巻線３４〜
３９を２種類のＹ接続することにより、入力する三相交
流電源の電圧を２００Ｖまたは４００Ｖに切換可能なタ
イプの電動機である。具体的には、電動機１は、６個の
巻線３４〜３９（即ち、９個の巻線端子３３Ｕ１〜３３
Ｚ１）を図９（ｂ）の右欄で示すようにＹ接続すること
により、低電圧（２００Ｖ）仕様となり、一方、６個の
巻線３４〜３９（即ち、９個の巻線端子３３Ｕ１〜３３
Ｚ１）を図９（ｂ）の左欄で示すようにＹ接続すること
により、高電圧（４００Ｖ）仕様となる。尚、図９
（ｂ）において、巻線３４〜３９の各端子間に記載され
た線分が接続状態を表わしている。

【００２３】また、上記構成の場合、使用者は、図７に
示すように、短絡板４０を使って図９（ｂ）に示す２種
類のＹ接続の切換を実現するように構成されている。
尚、図７は低電圧（２００Ｖ）仕様のＹ接続に切換えた
接続状態を示している。また、端子部６には、プラスチ
ック製の隔壁６ｂ、６ｃが端子群をＵ、Ｖ、Ｗ（Ｒ、
Ｓ、Ｔ）相毎に仕切るように突設されている。

【００２４】さて、このような構成の本実施例におい
て、商用交流電源（三相交流電源）の電圧を２００Ｖか
ら４００Ｖに切換える場合の作業について説明する。ま
ず、インバータ装置付き電動機１が２００Ｖ仕様に設定
されているとする。この状態で、インバータ装置７を電
動機１の本体の端子部６から取り外す。そして、端子部
６の９個の巻線端子３３Ｕ１〜３３Ｚ１を短絡板４０に
より図９（ｂ）の左欄で示すように接続することによ
り、６個の巻線３４〜３９を高電圧（４００Ｖ）仕様の
Ｙ接続に切換える。

【００２５】これと共に、インバータ装置７のパワーユ
ニット８と制御ユニット９とを分離する。そして、この
分離した２００Ｖ用のパワーユニット８に代えて４００
Ｖ用のパワーユニット８と上記分離した制御ユニット９
とをコネクタを２４を介して嵌合連結して接続する。
尚、上記４００Ｖ用のパワーユニット８の入力端子１０
Ｒ、１０Ｓ、１０Ｔには、４００Ｖの三相交流電源の３
本の電源ライン２５、２６、２７を予め接続しておく。
続いて、この連結したインバータ装置７を電動機１の端
子部６に取り付ける。具体的には、インバータ装置７の
パワーユニット８の出力端子１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗを
端子部６のモータ入力端子６Ｒ、６Ｓ、６Ｔに嵌合連結
して接続する。これにより、２００Ｖから４００Ｖへの
切換が完了する。

【００２６】従って、本実施例によれば、電源電圧を切
換える場合、インバータ装置７のパワーユニット８だけ
を交換するだけで対応することができ、従来構成に比べ
て、交換コストを低減することができる。更に、この交
換作業を行う場合、パワーユニット８が電動機１の端子
部６にコネクタ３０を介して着脱可能であると共に、制
御ユニット９がパワーユニット８にコネクタ２４を介し
て着脱可能であるから、上記交換作業を簡単に行うこと
ができる。

【００２７】図１０は本発明の第２の実施例を示すもの
であり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、
第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。第
２の実施例の電動機４１は、６個の巻線４２〜４７を２
種類のΔ接続することにより、入力する三相交流電源の
電圧を低電圧（２００Ｖ）または高電圧（４００Ｖ）に
切換可能なタイプの電動機である。具体的には、電動機
４１は、６個の巻線４２〜４７（即ち、端子部の９個の
巻線端子Ｕ１〜Ｚ１）を図１０（ｂ）の右欄で示すよう
にΔ接続することにより、低電圧（２００Ｖ）仕様とな
り、一方、６個の巻線４２〜４７（即ち、９個の巻線端
子Ｕ１〜Ｚ１）を図１０（ｂ）の左欄で示すようにΔ接
続することにより、高電圧（４００Ｖ）仕様となる。こ
の場合、使用者は、第１の実施例と同様にして、短絡板
４０を使って図１０（ｂ）に示す２種類のΔ接続の切換
を実現するように構成されている。

【００２８】尚、上述した以外の第２の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第２の実施例においても、第１の実施例と同じ作用
効果を得ることができる。

【００２９】また、図１１は本発明の第３の実施例を示
すものであり、第１の実施例と異なるところを説明す
る。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付して
いる。第３の実施例の電動機４８は、３個の巻線４９〜
５１をΔ接続またはＹ接続することにより、入力する三
相交流電源の電圧を低電圧（２２０Ｖ）または高電圧
（３８０Ｖ）に切換可能なタイプの電動機である。具体
的には、電動機４８は、３個の巻線４９〜５１（即ち、
端子部の６個の巻線端子Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｚ、Ｘ、Ｙ）を図
１１（ｂ）の右欄で示すようにΔ接続することにより、
低電圧（２２０Ｖ）仕様となり、一方、３個の巻線４９
〜５１（即ち、６個の巻線端子Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｚ、Ｘ、
Ｙ）を図１１（ｂ）の左欄で示すようにＹ接続すること
により、高電圧（３８０Ｖ）仕様となる。この場合、使
用者は、第１の実施例と同様にして、短絡板４０を使っ
て図１１（ｂ）に示すΔ接続またはＹ接続の切換を実現
するように構成されている。

【００３０】尚、上述した以外の第３の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第３の実施例においても、第１の実施例と同じ作用
効果を得ることができる。

【００３１】また、上記各実施例では、インバータ装置
７を電動機１のフレーム２の端子部６に着脱可能に取り
付ける構成としたが、電動機１の他の部位例えばフレー
ム２の他の外周面部、または、いずれか一方の軸受ブラ
ケット３の外側面部の適当な部位に固定具を介して着脱
可能に取り付ける構成としても良い。このような構成の
場合、インバータ装置７のパワーユニット８から電源出
力線を導出すると共に、この電源出力線の先端に設けた
コネクタを電動機１の端子部６のモータ入力端子６Ｒ、
６Ｓ、６Ｔに嵌合接続するように構成しても良い。更に
この場合、コネクタ接続をやめて、電源出力線の各端子
をモータ入力端子６Ｒ、６Ｓ、６Ｔにねじ止めにより接
続するように構成しても良い。

【００３２】更に、上記各実施例では、電源電圧を切換
える場合について適用したが、これに限られるものでは
なく、例えばインバータ装置７の定格容量を変更する場
合に適用しても良い。具体的に説明すると、インバータ
装置付き電動機においては、電動機１の出力定格に対応
する定格容量のインバータ装置７を搭載するようにして
いる。しかし、このようなの定格容量のインバータ装置
７で電動機１を駆動していると、電動機１のトルクが不
足することがある。例えば、電動機１を低周波数で運転
させる場合にトルク不足が生じ易い。このような場合、
定格容量が１ランクまたは２ランク上のインバータ装置
７に交換すると、トルク不足を解消することができる。
そこで、上記交換を行いたい場合には、インバータ装置
７のパワーユニット８だけを１ランクまたは２ランク上
の定格容量のユニット８と交換すれば、対応することが
できるのである。

【００３３】また、上記各実施例では、インバータ装置
７のパワーユニット８側を交換する場合について説明し
たが、制御ユニット９側を交換する必要が生じた場合、
例えば制御ユニット９内の制御回路が故障したような場
合には、制御ユニット９だけを交換すれば良い。

【００３４】更にまた、上記各実施例では、インバータ
装置７により電動機１を駆動制御する構成に適用した
が、これに限られるものではなく、例えば位相制御装置
により電動機１を駆動制御する構成に適用しても良い。
この場合には、位相制御装置を、スイッチング素子を含
んだパワーユニットと制御回路を含んだ制御ユニットに
分割するように構成すれば良い。また、上記各実施例で
は、電動機１が誘導電動機である場合に適用したが、電
動機１が同期電動機や他の交流電動機である場合に適用
しても良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、スイッチング素子を有すると共に電動機に電力を供
給するパワーユニットを電動機の本体に着脱可能に取り
付けると共に、スイッチング素子を制御する制御回路を
有する制御ユニットをパワーユニットに着脱可能に取り
付ける構成としたので、制御装置を交換する必要がある
場合に、一方のユニットだけを交換することで対応する
ことができるようになり、交換コストを低減することが
できると共に、交換作業を簡単に行うことができるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すインバータ装置付
き電動機の斜視図

【図２】インバータ装置の分解斜視図

【図３】インバータ装置の電気回路図

【図４】インバータ装置の分解上面図

【図５】インバータ装置の分解側面図

【図６】インバータ装置の分解下面図

【図７】端子部の上面図

【図８】端子部の部分側面図

【図９】電動機の巻線の接続切換の態様を示すための図

【図１０】本発明の第２の実施例を示す図９相当図

【図１１】本発明の第３の実施例を示す図９相当図

【符号の説明】

１は電動機、２はフレーム、３は軸受ブラケット、６は
端子部、６Ｒ、６Ｓ、６Ｔはモータ入力端子、７はイン
バータ装置（制御装置）、８はパワーユニット、９は制
御ユニット、１０はインバータ主回路、１０Ｒ、１０
Ｓ、１０Ｔは入力端子、１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗは出力
端子、１１は制御回路、１４はスイッチング回路、１８
はスイッチング素子、２２は雄形コネクタ、２３は雌形
コネクタ、２４はコネクタ、２５、２６、２７は電源ラ
イン、３０はコネクタ、３３Ｕ１、３３Ｖ１、３３Ｗ
１、３３Ｕ２、３３Ｖ２、３３Ｗ２、３３Ｘ１、３３Ｙ
１、３３Ｚ１は巻線端子、３４〜３９は巻線、４０は短
絡板、４１は電動機、４２〜４７は巻線、４８は電動
機、４９〜５１は巻線を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機の本体と、この本体に着脱可能に取り付けられ、スイッチング素子
を有すると共に前記電動機に電力を供給するパワーユニ
ットと、このパワーユニットに着脱可能に取り付けられ、前記ス
イッチング素子を制御する制御回路を有する制御ユニッ
トとを備えて成る制御装置付き電動機。
【請求項２】前記パワーユニットは、前記本体に設け
られた端子部にコネクタを介して接続されていると共
に、前記制御ユニットは、前記パワーユニットにコネクタを
介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の
制御装置付き電動機。
【請求項３】前記パワーユニットにインバータ装置の
主回路を設けると共に、前記制御ユニットにインバータ装置の制御回路を設ける
ことを特徴とする請求項１または２記載の制御装置付き
電動機。
【請求項４】前記パワーユニットを、複数の電源電圧
に対応するように複数種類用意し、電源電圧を切換える際には、前記パワーユニットを交換
するように構成したことを特徴とする請求項１ないし３
のいずれかに記載の制御装置付き電動機。