JPH1137097A - Cooling fan driving control method and device for motor with cooling fan - Google Patents
Cooling fan driving control method and device for motor with cooling fanInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機のステータ
の温度が許容上限温度を超えないようにステータを冷却
する冷却ファンを備えた冷却ファン付き電動機の冷却フ
ァンの駆動を制御する方法及び装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for controlling the driving of a cooling fan of a motor with a cooling fan having a cooling fan for cooling the stator so that the temperature of the stator does not exceed an allowable upper limit temperature. Things.
【０００２】[0002]
【従来の技術】特開平７−７９５９２号には、冷却ファ
ンを備えた電動機の一例が示されている。この公報に示
された冷却ファンの駆動制御方法及び装置では、電動機
の温度を温度検出センサで検出し、検出温度が予め定め
た規定値を超えるか否かを判定する。そして検出温度が
予め定めた規定値を超えまでは、冷却ファンの電源を切
っておき、冷却ファンを停止させておき、検出温度が予
め定めた規定値を超える冷却ファンの電源を入れて冷却
ファンを駆動する。駆動されている冷却ファンの回転速
度は、特に制御されておらず、冷却ファンは一定の回転
速度で回転する。この回転速度は、一般的に定格速度で
あり、発生する騒音は最も大きくなる。そこで従来の技
術では、電動機の温度に応じて冷却ファンを駆動した
り、停止させたりすることにより、冷却ファンが駆動さ
れて発生する騒音の発生期間を短縮している。2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open No. 7-79592 discloses an example of an electric motor having a cooling fan. In the cooling fan drive control method and device disclosed in this publication, the temperature of the electric motor is detected by a temperature detection sensor, and it is determined whether or not the detected temperature exceeds a predetermined value. Until the detected temperature exceeds the predetermined specified value, the cooling fan is turned off, the cooling fan is stopped, and the cooling fan whose detected temperature exceeds the predetermined specified value is turned on. Drive. The rotation speed of the driven cooling fan is not particularly controlled, and the cooling fan rotates at a constant rotation speed. This rotation speed is generally a rated speed, and the generated noise is the largest. Therefore, in the related art, the generation period of noise generated by driving the cooling fan is shortened by driving or stopping the cooling fan according to the temperature of the electric motor.
【０００３】図１２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、この従
来技術による冷却ファンの稼働状態を説明する。図１２
（Ａ）は、出力が小さいとき、すなわち電動機の発熱量
が少ない場合の温度特性である。冷却ファンの駆動、停
止にはヒステリシス幅を設けて、駆動及び停止を制御す
る。電動機の温度が上昇して、温度検出センサで検出す
る検出温度がＸ°よりΔＸ°だけ温度が高くなると（電
動機の温度が規定値を超えると）、冷却ファンが駆動さ
れて冷却ファンは回転を始める。そして電動機の温度が
下がり始め、検出温度がＸ°よりΔＸ°だけ小さくなる
と、冷却ファンの駆動が停止されて冷却ファンは回転を
停止する。再度温度が上昇すると、前述の動作が繰り返
される。図１２（Ｂ）は、電動機の出力が大きい場合で
あり、この場合には電動機の発熱量が大きいため、冷却
ファンが停止している間に温度は急速に上昇し、冷却フ
ァンを駆動して冷却を開始しても、温度の低下は緩やか
である。[0003] The operating state of the cooling fan according to the prior art will be described with reference to FIGS. FIG.
(A) is a temperature characteristic when the output is small, that is, when the calorific value of the electric motor is small. A hysteresis width is provided for driving and stopping the cooling fan, and driving and stopping are controlled. When the temperature of the motor rises and the temperature detected by the temperature detection sensor becomes higher than X ° by ΔX ° (when the temperature of the motor exceeds a specified value), the cooling fan is driven and the cooling fan stops rotating. start. Then, when the temperature of the electric motor starts to decrease and the detected temperature becomes smaller than X ° by ΔX °, the driving of the cooling fan is stopped and the cooling fan stops rotating. When the temperature rises again, the above operation is repeated. FIG. 12B shows a case where the output of the electric motor is large. In this case, since the calorific value of the electric motor is large, the temperature rises rapidly while the cooling fan is stopped, and the cooling fan is driven. Even when cooling is started, the temperature drops slowly.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
ヒステリシス幅（２×ΔＸ°）を小さくすると、冷却フ
ァンの回転と停止が比較的短い周期で繰り返されるた
め、騒音の発生と停止の周期が短くなって、実際に冷却
ファンが回転している期間が短縮されても、騒音が低減
したと感じることは少ない。そこでヒステリシス幅（２
×ΔＸ°）を大きくすると、電動機の温度の変化幅が大
きくなって、電動機の制御に大きな影響を与える諸定数
（ステータ巻線のオーミック抵抗値、電動機として誘導
電動機を用いた場合にはロータの２次抵抗［ロータに埋
め込んだ導体のオーミック抵抗］、電動機としてブラシ
レスＤＣ電動機を用いた場合のマグネットの磁力等）が
影響を受ける。そしてこれらの諸定数が影響を受ける
と、電動機の出力及び制御等が影響を受けることにな
る。SUMMARY OF THE INVENTION In the prior art,
When the hysteresis width (2 × ΔX °) is reduced, the rotation and stop of the cooling fan are repeated in a relatively short cycle, so that the cycle of noise generation and stop is shortened, and the period during which the cooling fan is actually rotating Even though the noise is shortened, it is rare that the noise is reduced. Therefore, the hysteresis width (2
× ΔX °), the variation range of the temperature of the motor increases, and various constants (ohmic resistance of the stator windings, the rotor of the motor when an induction motor is used as the motor) greatly affect the control of the motor. The secondary resistance (ohmic resistance of the conductor embedded in the rotor) and the magnetic force of a magnet when a brushless DC motor is used as the motor are affected. When these constants are affected, the output and control of the motor are affected.
【０００５】特に近年使われるようになったソフトウエ
ア制御では、諸定数を数値演算に使って電動機を制御す
るので、その制御性能は定数の変化の影響を大きく受け
る。このため精密工作機械、ロボット等に使用される電
動機では、電動機の性能を高めるために、温度管理を従
来よりも高い精度で行うことが必要になってきている。Particularly, in software control that has recently been used, since the motor is controlled by using various constants for numerical calculations, the control performance is greatly affected by changes in the constant. For this reason, in electric motors used for precision machine tools, robots, and the like, it is necessary to perform temperature management with higher accuracy than before in order to improve the performance of the electric motor.
【０００６】本発明の目的は、騒音の発生量を下げると
ともに、電動機の温度管理を従来よりも高い精度で行う
ことができる冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動制
御方法及び装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cooling fan drive control method and apparatus for a motor with a cooling fan that can reduce the amount of noise generated and control the temperature of the motor with higher precision than before. .
【０００７】本発明の他の目的は、上記目的に加えて電
動機の予熱運転時間を短縮できる冷却ファン付き電動機
の冷却ファン駆動制御方法及び装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、冷却ファンの駆動制御部の構
成が簡単な冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動制御
装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for controlling the driving of a cooling fan of an electric motor with a cooling fan, which can shorten the preheating operation time of the electric motor. Another object of the present invention is to provide a cooling fan drive control device for an electric motor with a cooling fan having a simple configuration of a drive control unit for the cooling fan.
【０００８】本発明の更に他の目的は、温度の検出精度
が高く、しかも温度調整が容易な冷却ファン付き電動機
の冷却ファン駆動制御装置を提供することにある。It is still another object of the present invention to provide a cooling fan drive control device for a motor with a cooling fan that has high temperature detection accuracy and is easy to adjust the temperature.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、電動機のステ
ータの温度が許容上限温度を超えないようにステータを
冷却する冷却ファンを備えた冷却ファン付き電動機の冷
却ファンの駆動を制御する方法を改良の対象とする。電
動機は、誘導電動機、ブラシレスＤＣ電動機等任意であ
る。許容上限温度は、対象となる電動機に応じて定めら
れるものであり、一般的にはこの温度以上になると電動
機の各定数が大きく変化して高い精度での制御が難しく
なる温度である。小型の誘導電動機であれば、この許容
上限温度は１０５℃〜１１５℃の範囲にある。また冷却
ファンによるステータの冷却方法も任意である。例え
ば、ステータの外側を冷却してもよいし、ステータの内
部に複数の冷却用貫通孔を形成し、この複数の冷却用貫
通孔を通して冷却用空気を流すことにより、ステータを
冷却してもよい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for controlling the driving of a cooling fan of a motor with a cooling fan having a cooling fan for cooling the stator so that the temperature of the stator of the motor does not exceed an allowable upper limit temperature. Target for improvement. The electric motor may be any of an induction motor, a brushless DC motor, and the like. The allowable upper limit temperature is determined in accordance with the target motor. Generally, when the temperature exceeds this temperature, each constant of the motor greatly changes, and it is difficult to control with high accuracy. For a small induction motor, this allowable upper limit temperature is in the range of 105 ° C to 115 ° C. The method of cooling the stator by the cooling fan is also optional. For example, the outside of the stator may be cooled, or the stator may be cooled by forming a plurality of cooling through holes inside the stator and flowing cooling air through the plurality of cooling through holes. .
【００１０】本発明では、冷却ファンとして回転速度の
変更が可能な可変速型の冷却ファンを用いる。このよう
な冷却ファンとしては、例えば駆動用電動機としてステ
ータ巻線に印加する電圧を可変すると回転速度が変わる
ブラシレスＤＣ電動機等を用いることができる。冷却フ
ァンは、ステータの冷却態様に応じて適宜のものを選択
すればよく、例えば軸線方向の一方から吸い込んだ空気
を軸線方向の他方に吐出する一般的な軸流ファンや、軸
線方向の一方から吸い込んだ空気を軸線方向の他方と径
方向との間の斜め方向に吐出する斜流ファン等を用いる
ことができる。そして本発明では、ステータの温度を検
出し、駆動制御中は冷却ファンを停止させることなく、
ステータの温度に応じてステータの温度が許容上限温度
を超えないように冷却ファンの回転速度を変える。すな
わち本発明では、従来のように冷却ファンを繰り返し回
転させたり停止させたりすることなく、常時冷却ファン
を回転させおき、冷却ファンの回転速度を変えることに
より、電動機のステータの温度を制御する。In the present invention, a variable-speed cooling fan whose rotation speed can be changed is used as the cooling fan. As such a cooling fan, for example, a brushless DC motor whose rotation speed changes when a voltage applied to a stator winding is varied as a driving motor can be used. The cooling fan may be appropriately selected depending on the cooling mode of the stator.For example, a general axial flow fan that discharges air sucked from one side in the axial direction to the other side in the axial direction, or from one side in the axial direction A mixed flow fan or the like that discharges the sucked air in an oblique direction between the other axial direction and the radial direction can be used. And in the present invention, the temperature of the stator is detected, and the drive fan is not stopped during the drive control,
The rotation speed of the cooling fan is changed according to the temperature of the stator so that the temperature of the stator does not exceed the allowable upper limit temperature. That is, in the present invention, the temperature of the stator of the electric motor is controlled by constantly rotating the cooling fan and changing the rotation speed of the cooling fan without repeatedly rotating and stopping the cooling fan as in the related art.
【００１１】ステータの温度が許容上限温度を超えない
ように冷却ファンの回転速度をステータの温度に応じて
変える方法としては、種々の方法が考えられる。例え
ば、ステータの温度と冷却ファンの回転速度との関係が
正比例の関係になるように冷却ファンの駆動を制御して
もよい。この場合には、ステータの温度の上昇に応じ
て、冷却ファンの回転速度を連続的に上げ、ステータの
温度が低下に応じて冷却ファンの回転速度を連続的に下
げる。但し、正比例の関係は、一次関数的関係でもよ
く、また二次関数的関係でもよく、電動機の熱容量及び
冷却ファンの性能に応じて任意に定めればよい。There are various methods for changing the rotation speed of the cooling fan according to the temperature of the stator so that the temperature of the stator does not exceed the allowable upper limit temperature. For example, the driving of the cooling fan may be controlled such that the relationship between the temperature of the stator and the rotation speed of the cooling fan is directly proportional. In this case, the rotation speed of the cooling fan is continuously increased according to the rise in the temperature of the stator, and the rotation speed of the cooling fan is continuously decreased according to the decrease in the temperature of the stator. However, the direct proportional relationship may be a linear functional relationship or a quadratic functional relationship, and may be arbitrarily determined according to the heat capacity of the electric motor and the performance of the cooling fan.
【００１２】冷却ファンの回転速度を連続的に変化させ
る場合だけでなく、段階的に変化させる場合も本発明に
は含まれる。この場合には、複数の温度領域を予め設定
し、複数の温度領域に対応した冷却ファンの回転速度を
予め定めておく。そしてステータの温度が複数の温度領
域のいずれの領域にあるかを判定し、判定した温度領域
に対応する予め定めた回転速度で冷却ファンを回転させ
ればよい。The present invention includes not only a case where the rotation speed of the cooling fan is changed continuously but also a case where the rotation speed is changed stepwise. In this case, a plurality of temperature regions are set in advance, and the rotation speed of the cooling fan corresponding to the plurality of temperature regions is determined in advance. Then, the temperature of the stator is determined to be in any of the plurality of temperature ranges, and the cooling fan may be rotated at a predetermined rotation speed corresponding to the determined temperature range.
【００１３】電動機の予熱運転が必要な場合には、電動
機の起動時にステータの温度を所定の温度（冷却開始温
度）まで上昇させる予熱運転を行っている期間は、冷却
ファンを停止させておき、予熱運転が終了した後から冷
却ファンの駆動制御を開始すればよい。このようにすれ
ば予熱運転時間を短縮できる。When a preheating operation of the motor is required, the cooling fan is stopped during a preheating operation in which the temperature of the stator is raised to a predetermined temperature (cooling start temperature) when the motor is started. The drive control of the cooling fan may be started after the preheating operation is completed. In this way, the preheating operation time can be reduced.
【００１４】また本発明は、電動機と電動機のステータ
を冷却する可変速型の冷却ファンとを具備する冷却ファ
ン付き電動機の冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン
付き電動機の冷却ファン制御装置を改良の対象とする。
この装置は、ステータの温度を検出する温度検出センサ
と、冷却ファンの駆動制御部とを具備する。駆動制御部
は、駆動制御中は冷却ファンを停止させることなく、ス
テータの温度に応じてステータの温度が許容上限温度を
超えないように冷却ファンの回転速度を変えように冷却
ファンを駆動するように構成されている。なお温度検出
センサを、ステータの巻線部の温度を検出するようにス
テータの巻線部に隣接して配置すれば、温度の検出精度
が上がる。The present invention also provides an improved cooling fan control device for an electric motor with a cooling fan for controlling the driving of the cooling fan of the electric motor with the cooling fan, comprising the electric motor and a variable speed cooling fan for cooling the stator of the electric motor. set to target.
This device includes a temperature detection sensor for detecting a temperature of a stator, and a drive control unit for a cooling fan. The drive control unit drives the cooling fan so as to change the rotation speed of the cooling fan so that the temperature of the stator does not exceed the allowable upper limit temperature according to the temperature of the stator without stopping the cooling fan during the drive control. Is configured. If the temperature detection sensor is disposed adjacent to the winding of the stator so as to detect the temperature of the winding of the stator, the temperature detection accuracy is improved.
【００１５】また冷却ファンの駆動用電動機として、ブ
ラシレスＤＣ電動機のようにステータ巻線に印加される
電圧を変えるとロータの回転速度が変わるタイプの電動
機を用いる場合には、温度検出センサとして温度の変化
に応じて抵抗値が変化する感温抵抗素子（具体的には、
例えばサーミスタ）を用いる。そして駆動制御部には、
感温抵抗素子の抵抗値の変化を利用して、ステータの温
度と冷却ファンの回転速度との関係が正比例の関係にな
るように、駆動電動機のステータ巻線に印加する電圧を
変えるように構成された電圧印加回路を含める。このよ
うにすると、簡単な構成で、電動機のステータの温度の
変化を冷却ファンの駆動電動機のステータ巻線に印加さ
れる電圧の変化としてすばやく現わすことができる。When a motor of a type that changes the rotation speed of the rotor when the voltage applied to the stator winding is changed, such as a brushless DC motor, is used as the motor for driving the cooling fan. Temperature-sensitive resistance element whose resistance value changes according to the change (specifically,
For example, a thermistor) is used. And in the drive control unit,
The voltage applied to the stator winding of the drive motor is changed so that the relationship between the temperature of the stator and the rotation speed of the cooling fan is directly proportional to the change in the resistance value of the temperature-sensitive resistance element. Included voltage application circuit. With this configuration, with a simple configuration, a change in the temperature of the stator of the electric motor can be quickly expressed as a change in the voltage applied to the stator winding of the drive motor of the cooling fan.
【００１６】また駆動制御部を、電動機の電源が投入さ
れた後に温度検出センサにより検出するステータの温度
が所定の温度まで上昇するまでは、冷却ファンを停止さ
せておくように構成すれば、予熱時間を短縮することが
できる。Further, if the drive control unit is configured to stop the cooling fan until the temperature of the stator detected by the temperature detection sensor rises to a predetermined temperature after the power of the electric motor is turned on, the preheating is performed. Time can be reduced.
【００１７】前述の通り、電動機の構成は任意である
が、電動機のステータに複数の冷却用貫通孔が形成し、
複数の冷却用貫通孔を通して冷却用空気を流すことによ
りステータを冷却するように冷却ファンを配置し、冷却
ファンの駆動用電動機としてブラシレスＤＣ斜流ファン
を用いたものに、本発明を適用すると、非常に優れた効
果が得られる。これは電動機のステータの熱変化の時定
数が小さくなるために、温度調整が容易になり、しかも
斜流ファンを用いると使用する冷却ファンの容量を小さ
くすることができて、騒音をより小さくすることができ
るからである。As described above, the configuration of the electric motor is arbitrary, but a plurality of cooling through holes are formed in the stator of the electric motor.
When the cooling fan is arranged so as to cool the stator by flowing cooling air through a plurality of cooling through holes, and a brushless DC mixed flow fan is used as a motor for driving the cooling fan, the present invention is applied. Very good effects are obtained. This is because the time constant of the heat change of the motor stator becomes small, so that the temperature can be easily adjusted, and if the mixed flow fan is used, the capacity of the cooling fan to be used can be reduced, and the noise is further reduced. Because you can do it.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の好
ましい実施の形態の一例を説明する。図１は、本発明の
方法を実施する冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動
制御装置の概略構成を示す図である。なお冷却ファン付
き電動機の具体例については後に詳しく説明する。図１
においてＭは誘導電動機等の電動機である。図１におい
ては、交流電源ＡＣＰに誘導電動機Ｍが直接接続されて
いるように記載されているが、交流電源ＡＣＰと誘導電
動機Ｍとの間には図示しない制御装置が配置されてい
る。この制御装置は、本発明とは無関係であるため図示
を省略した。誘導電動機Ｍに対しては、誘導電動機のス
テータを冷却するための冷却ファンＦＭが設けられてお
り、この誘導電動機Ｍと冷却ファンＦＭとの組み合わせ
により、冷却ファン付き電動機が構成されている。なお
この例では、冷却ファンＦＭは、ブラシレスＤＣ電動機
からなる駆動用電動機を備えている。Ｔｈは、誘導導電
機Ｍのステータの巻線に隣接して配置され、またはステ
ータ鉄心に対して固定されてステータの温度を検出する
温度検出センサである。このような温度検出センサとし
ては、例えば正の温度係数を有するサーミスタを用いる
ことができる。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling fan drive control device of a motor with a cooling fan for implementing the method of the present invention. A specific example of the electric motor with a cooling fan will be described later in detail. FIG.
In the above, M is an electric motor such as an induction motor. Although FIG. 1 illustrates that the induction motor M is directly connected to the AC power supply ACP, a control device (not shown) is arranged between the AC power supply ACP and the induction motor M. This control device is not shown because it is not related to the present invention. The induction motor M is provided with a cooling fan FM for cooling the stator of the induction motor, and a combination of the induction motor M and the cooling fan FM constitutes a motor with a cooling fan. In this example, the cooling fan FM includes a driving motor composed of a brushless DC motor. Th is a temperature detection sensor arranged adjacent to the winding of the stator of the induction machine M or fixed to the stator core to detect the temperature of the stator. As such a temperature detection sensor, for example, a thermistor having a positive temperature coefficient can be used.
【００１９】温度検出センサＴｈは、検出温度の相対的
な変化を抵抗値の相対的な変化または電圧の相対的な変
化として出力する。この例では温度の変化に正比例の関
係で変化する電圧信号Ｖｓが温度検出センサＴｈから出
力される。このステータの温度を示す電圧信号Ｖｓは、
冷却ファン駆動制御装置１０１の駆動制御部１０２の回
転速度指令回路１０３に入力される。駆動制御部１０２
は、冷却ファンＦＭの駆動制御中は冷却ファンＦＭを停
止させることなく、電動機Ｍのステータの温度（電圧信
号Ｖｓ）に応じて電動機Ｍのステータの温度が許容上限
温度を超えないように冷却ファンの回転速度を変えるよ
うに冷却ファンＦＭを駆動する。この例では回転速度指
令回路１０３から出力された速度指令に基づいて、駆動
用電圧制御回路１０４が冷却ファンＦＭの駆動用電動機
のステータ巻線に印加する印加電圧Ｖｆを変化させる。The temperature detection sensor Th outputs a relative change in the detected temperature as a relative change in the resistance value or a relative change in the voltage. In this example, a voltage signal Vs that changes in direct proportion to a change in temperature is output from the temperature detection sensor Th. The voltage signal Vs indicating the temperature of the stator is
The rotation speed command circuit 103 of the drive control unit 102 of the cooling fan drive control device 101 is input. Drive control unit 102
Means that the cooling fan FM is not stopped during the drive control of the cooling fan FM so that the temperature of the stator of the electric motor M does not exceed the allowable upper limit temperature according to the temperature of the stator of the electric motor M (voltage signal Vs). The cooling fan FM is driven to change the rotation speed of the cooling fan FM. In this example, the drive voltage control circuit 104 changes the applied voltage Vf applied to the stator winding of the drive motor of the cooling fan FM based on the speed command output from the rotation speed command circuit 103.
【００２０】回転速度指令回路１０３は、例えばマイク
ロコンピュータを利用して構成することができ、そのＲ
ＯＭには図２に示すような関係を有するマップが予め記
憶されている。このマップには、温度検出センサＴｈの
出力Ｖｓ（ステータの温度）と冷却ファンＦＭの駆動用
電動機のステータ巻線に印加する電圧Ｖｆとの関係が設
定されている。図２のマップでは、温度検出センサＴｈ
の出力Ｖｓがある値Ｖｓｏ（冷却開始温度に相当する電
圧）になるまでは、冷却ファンＦＭの駆動用電動機のス
テータ巻線に印加する電圧Ｖｆは０であり、温度検出セ
ンサＴｈの出力Ｖｓがある値Ｖｓｏに達すると、以後冷
却ファンＦＭの駆動用電動機のステータ巻線に印加する
電圧Ｖｆは、温度検出センサＴｈの出力Ｖｓの変化に一
次関数的な正比例の関係で変化するように設定されてい
る。温度検出センサＴｈの出力が０であることは、温度
検出センサＴｈが動作していないことを意味しており、
この例では、電動機Ｍの電源及び駆動制御装置１０１の
電源として、商用電源ＡＣを用いているため、電動機Ｍ
を起動させるのと同時に、温度検出センサＴｈも検出動
作を開始する。Ｖｓｏの値は、電動機Ｍの予熱運転（電
動機を搭載した機器を実際に稼働させる前に電動機及び
電動機を搭載した機器の温度を予め定めた温度以上にす
ること）を考慮して設定されており、温度検出センサＴ
ｈの出力がＶｓｏに達したことは、電動機Ｍの予熱運転
が完了したことを意味する。したがってこの例では、電
動機Ｍの予熱運転が完了した後から、駆動制御装置１０
１が冷却ファンを連続運転する動作が開始されることに
なる。予熱運転が終了した後に、駆動制御装置１０１に
よる冷却ファンＦＭの実際の駆動制御が開始される。The rotation speed command circuit 103 can be constituted by using, for example, a microcomputer.
A map having a relationship as shown in FIG. 2 is stored in the OM in advance. In this map, the relationship between the output Vs (temperature of the stator) of the temperature detection sensor Th and the voltage Vf applied to the stator winding of the motor for driving the cooling fan FM is set. In the map of FIG. 2, the temperature detection sensor Th
Until the output Vs of the cooling fan FM reaches a certain value Vso (a voltage corresponding to the cooling start temperature), the voltage Vf applied to the stator winding of the motor for driving the cooling fan FM is 0, and the output Vs of the temperature detection sensor Th is When the voltage Vso reaches a certain value Vso, the voltage Vf applied to the stator winding of the motor for driving the cooling fan FM is set so as to change in direct linear relation with the change in the output Vs of the temperature detection sensor Th. ing. The output of the temperature detection sensor Th being 0 means that the temperature detection sensor Th is not operating,
In this example, since the commercial power supply AC is used as the power supply of the motor M and the power supply of the drive control device 101, the motor M
Is started, the temperature detection sensor Th also starts the detection operation. The value of Vso is set in consideration of the preheating operation of the electric motor M (the temperature of the electric motor and the equipment equipped with the electric motor must be equal to or higher than a predetermined temperature before actually operating the equipment equipped with the electric motor). , Temperature detection sensor T
The fact that the output of h has reached Vso means that the preheating operation of the electric motor M has been completed. Therefore, in this example, after the preheating operation of the electric motor M is completed, the drive control device 10
1 starts the operation of continuously operating the cooling fan. After the preheating operation is completed, the actual drive control of the cooling fan FM by the drive control device 101 is started.
【００２１】回転速度指令回路１０３が、図２に示すマ
ップに従って速度指令を出力と、駆動用電圧制御回路１
０４はその速度指令に応じた回転速度で冷却ファンＦＭ
を回転させるように、冷却ファンＦＭの駆動用電動機の
ステータ巻線に印加する電圧を可変する。駆動用電圧制
御回路１０４は、トランジスタのような半導体スイッチ
素子を制御素子として含んで構成されたチョッパ回路等
からなるＤＣ／ＤＣコンバータである。動用電圧制御回
路１０４の電源は、商用電源ＡＣを直流に整流する整流
回路１０５であり、駆動用電圧制御回路１０４は、整流
回路１０５から出力される直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバ
ータにより所定の電圧に変化させて、冷却ファンＦＭの
ステータ巻線に印加する。実際には、回転速度指令回路
１０３から出力される速度指令によって、駆動用電圧制
御回路１０４のＤＣ／ＤＣコンバータに用いられる半導
体スイッチ素子の導通角が制御されて、冷却ファンＦＭ
の回転速度が電動機Ｍのステータの温度の変化に応じて
変化するようになっている。A rotation speed command circuit 103 outputs a speed command according to a map shown in FIG.
04 is a cooling fan FM at a rotation speed according to the speed command.
The voltage applied to the stator winding of the motor for driving the cooling fan FM is varied so as to rotate the motor. The drive voltage control circuit 104 is a DC / DC converter including a chopper circuit or the like including a semiconductor switch element such as a transistor as a control element. The power supply of the operating voltage control circuit 104 is a rectifier circuit 105 for rectifying the commercial power supply AC to DC. The drive voltage control circuit 104 converts the DC voltage output from the rectifier circuit 105 to a predetermined voltage by a DC / DC converter. It is changed and applied to the stator winding of the cooling fan FM. Actually, the conduction angle of the semiconductor switch element used for the DC / DC converter of the driving voltage control circuit 104 is controlled by the speed command output from the rotation speed command circuit 103, and the cooling fan FM
Is changed according to a change in the temperature of the stator of the electric motor M.
【００２２】ここで冷却ファンとして軸線方向の一方か
ら吸い込んだ空気を軸線方向の他方と径方向との間の斜
め方向に吐出する斜流ファンを用いた場合の、冷却ファ
ンの駆動用電動機のステータ巻線に印加する電圧と冷却
ファンの回転速度Ｎと風量Ｑとの一般的な関係を示すと
図３に示すようになる。すなわち回転速度に比例して風
量が増加する関係になる。従来は、冷却ファンを駆動す
るときには、定格速度で定速回転させていたため、かな
り大きな騒音が発生する。これに対して本発明のよう
に、電動機Ｍのステータの温度に応じて冷却ファンＦＭ
の速度を可変にする構成を採用すると、電動機Ｍのステ
ータの温度が低ければ、冷却ファンＦＭの回転速度も低
くなり、騒音は低下する。そして本発明では、駆動後は
冷却ファンを停止させることなく連続的に動作させるた
め、冷却ファンが停止しているときの静けさと冷却ファ
ンが回転しているときの騒音とが繰り返し現れる従来の
方法と比べると、総合的に判断して騒音が小さいと感じ
られる。また電動機の負荷が大きくなって、電動機Ｍの
ステータの温度が上昇したときには、その温度上昇に応
じた分だけ冷却ファンの回転速度が上がるため、電動機
Ｍの温度が許容上限温度に近い値まで達するようなこと
は実質的になく、電動機Ｍの諸定数が制御不能なほどに
影響を受けるおそれはない。Here, a stator of a motor for driving a cooling fan in the case of using a diagonal flow fan for discharging air sucked from one of the axial directions in an oblique direction between the other axial direction and the radial direction is used as the cooling fan. FIG. 3 shows a general relationship among the voltage applied to the windings, the rotation speed N of the cooling fan, and the air volume Q. That is, the air volume increases in proportion to the rotation speed. Conventionally, when driving the cooling fan, the fan is rotated at a constant speed at the rated speed, so that a considerable noise is generated. On the other hand, as in the present invention, the cooling fan FM according to the temperature of the stator of the electric motor M
Is adopted, if the temperature of the stator of the electric motor M is low, the rotation speed of the cooling fan FM is also low, and the noise is reduced. In the present invention, since the cooling fan is continuously operated without stopping after driving, the conventional method in which the quietness when the cooling fan is stopped and the noise when the cooling fan is rotating repeatedly appear. Compared to, it is felt that the noise is small when judged comprehensively. Further, when the load on the motor increases and the temperature of the stator of the motor M rises, the rotation speed of the cooling fan increases by an amount corresponding to the rise in temperature, so that the temperature of the motor M reaches a value close to the allowable upper limit temperature. This is substantially not the case, and there is no possibility that the constants of the electric motor M are uncontrollably affected.
【００２３】なお予熱運転が多少長くなってもよけれ
ば、電動機Ｍの起動と同時に冷却ファンＦＭが回転する
ように図２のマップを構成してもよい。また電動機Ｍが
起動と同時に計数を開始するタイマを設けておき、この
タイマの時限を予熱運転に必要な時間に設定し、タイマ
の時限の計数が終了した後から冷却ファンを駆動するよ
うにしてもよい。If the preheating operation may be slightly longer, the map shown in FIG. 2 may be configured so that the cooling fan FM rotates at the same time when the electric motor M is started. Also, a timer is provided for starting counting at the same time as the motor M is started, and the time limit of this timer is set to a time required for the preheating operation, and the cooling fan is driven after the counting of the time limit of the timer is completed. Is also good.
【００２４】また図２の示すマップに代えて、図４に示
すようなマップを用いてもよい。このマップでは、段階
的に冷却ファンＦＭの回転速度を変化させる。すなわち
複数の温度領域（Ｖｓｏ−Ｖｓ1 ，Ｖｓ1 −Ｖｓ2 ，Ｖ
ｓ2 −Ｖｓ3 ）を予め設定しておき、この複数の温度領
域に対応した冷却ファンの回転速度（印加電圧Ｖｆ）を
予め定めてＲＯＭに記憶しておく。そしてこの場合に
は、回転速度指令回路１０３を温度検出センサＴｈの出
力Ｖｓに基づいて電動機Ｍのステータの温度が複数の温
度領域のいずれの領域にあるかを判定し、判定した温度
領域に対応する予め定めた回転速度で冷却ファンを回転
させる速度指令を出力するように構成する。Further, instead of the map shown in FIG. 2, a map as shown in FIG. 4 may be used. In this map, the rotation speed of the cooling fan FM is changed stepwise. That is, a plurality of temperature ranges (Vso-Vs1, Vs1-Vs2, V
s2 -Vs3) is set in advance, and the rotational speed (applied voltage Vf) of the cooling fan corresponding to the plurality of temperature ranges is determined in advance and stored in the ROM. In this case, the rotation speed command circuit 103 determines which of the plurality of temperature ranges the temperature of the stator of the electric motor M is based on the output Vs of the temperature detection sensor Th, and corresponds to the determined temperature range. A speed command for rotating the cooling fan at a predetermined rotation speed.
【００２５】上記例では、温度検出センサＴｈの出力に
基づいて速度指令を発生する構成を採用しているが、整
流回路１０５と冷却ファンＦＭのステータ巻線との間
に、サーミスタからなる温度検出センサＴｈと抵抗体と
の分圧回路を設け、この分圧回路の分圧点の電圧を冷却
ファンＦＭのステータ巻線に印加するような簡単な回路
構成の駆動制御部を用いて、冷却ファンＦＭの回転速度
を電動機Ｍのステータの温度に応じて変化させるように
してもよい。In the above example, the speed command is generated based on the output of the temperature detection sensor Th. However, a temperature detection device comprising a thermistor is provided between the rectifier circuit 105 and the stator winding of the cooling fan FM. A cooling fan is provided by using a drive control unit having a simple circuit configuration in which a voltage dividing circuit of the sensor Th and the resistor is provided and a voltage at a voltage dividing point of the voltage dividing circuit is applied to a stator winding of the cooling fan FM. The rotation speed of the FM may be changed according to the temperature of the stator of the electric motor M.
【００２６】上記例では、冷却ファンとして斜流ファン
を用いているが、一般的な軸流ファンを用いても、本発
明の効果が得られるのは勿論である。図５は、最大回速
度５，０００min -1の軸流ファンの特性例を示す。最大
風量が５ｍ3 ／min で、このときに騒音は最大値となり
約７０ｄＢとなる。例えば、電動機Ｍの平均的な稼働状
態で冷却に要する風量を３ｍ3 ／min とすると、冷却フ
ァンＦＭの回転速度は３，０００min -1であり、発生す
る騒音の大きさは約６０ｄＢまで下がる。電動機Ｍの始
動時や昼休みのように負荷が軽くなるときには、発熱量
が少ないため、冷却ファンの回転速度は１，０００min
-1以下でもよく、そのときの騒音は４０ｄＢ以下の低騒
音となる。夏場で室温が高く、かつ重負荷で稼働してい
る場合には、定格回転速度まで冷却ファンＦＭの回転速
度をあげて冷却効果を高めることになるために騒音が大
きくなるが、このような期間は１日を通じて見ると短
く、ましては年間を通してみると非常に僅かである。し
たがってこのような場合でも、本発明を用いれば、従来
よりも大幅に騒音を低下し、作業環境を大幅に改善でき
る。In the above example, the mixed flow fan is used as the cooling fan. However, it is a matter of course that the effect of the present invention can be obtained even if a general axial flow fan is used. FIG. 5 shows an example of characteristics of an axial fan having a maximum rotation speed of 5,000 min -1 . The maximum air volume is 5 m 3 / min. At this time, the noise becomes the maximum value and is about 70 dB. For example, assuming that the air flow required for cooling in the average operating state of the electric motor M is 3 m 3 / min, the rotation speed of the cooling fan FM is 3,000 min −1 and the generated noise level drops to about 60 dB. When the load is light, such as when the motor M is started or during lunch time, the amount of heat generated is small, so the rotation speed of the cooling fan is 1,000 min.
-1 or less, and the noise at that time is low noise of 40 dB or less. When the room temperature is high in summer and the vehicle is operating under heavy load, the noise is increased because the cooling effect is increased by increasing the rotation speed of the cooling fan FM to the rated rotation speed. Is short when viewed throughout the day, and very little when viewed throughout the year. Therefore, even in such a case, by using the present invention, the noise can be significantly reduced as compared with the related art, and the working environment can be greatly improved.
【００２７】以下、本発明の冷却ファン駆動制御装置に
より制御する冷却ファン付き電動機の一例について説明
する。図６は、冷却ファンとして斜流ファンを用いた例
の冷却ファン付き電動機の上側半部断面図である。この
電動機は、電動機本体１と、ダクト３と、ダクト３によ
り電動機本体１と連結される冷却ファン５とを有してい
る。Hereinafter, an example of a motor with a cooling fan controlled by the cooling fan drive control device of the present invention will be described. FIG. 6 is an upper half sectional view of an electric motor with a cooling fan of an example using a mixed flow fan as a cooling fan. This motor has a motor body 1, a duct 3, and a cooling fan 5 connected to the motor body 1 by the duct 3.
【００２８】電動機本体１は、出力軸を構成するシャフ
ト７と、シャフト７に固定されるロータ９と、ステータ
１１と、一対のエンドブラケット１３，１５と、回転検
出器１７とを有している。シャフト７は、径寸法が異な
る４つのシャフト部分７ａ〜７ｄにより構成されてお
り、シャフト部分７ａが出力部を構成する。そしてシャ
フト部分７ｂ及び７ｄにそれぞれ取り付けられたベアリ
ング１９，２１により、シャフト７は、一対のエンドブ
ラケット１３，１５に回転自在に支持されている。シャ
フト部分７ｂ，７ｄの間に位置する径寸法の最も大きい
シャフト部分７ｃの外周にはロータ９が固定されてい
る。このロータ９はカゴ形ロータである。The motor body 1 has a shaft 7 constituting an output shaft, a rotor 9 fixed to the shaft 7, a stator 11, a pair of end brackets 13 and 15, and a rotation detector 17. . The shaft 7 includes four shaft portions 7a to 7d having different diameters, and the shaft portion 7a forms an output unit. The shaft 7 is rotatably supported by a pair of end brackets 13 and 15 by bearings 19 and 21 attached to the shaft portions 7b and 7d, respectively. A rotor 9 is fixed to the outer periphery of the largest diameter shaft portion 7c located between the shaft portions 7b and 7d. This rotor 9 is a cage rotor.
【００２９】ステータ１１は、ステータ鉄心（固定子鉄
心）１１ａに巻線１１ｂが巻装されて構成されている。
固定子鉄心１１ａは、図６のII−II線からみた固定子鉄
心１１ａを示す断面図である図７に示すように、円形の
内部孔１１ｂを有する輪郭形状が８角形の筒形を有して
おり、その両端にはシャフト７の軸線方向両端を支持す
るベアリング１９，２１が固定された一対のエンドブラ
ケット１３，１５が固定されている。また、固定子鉄心
１１ａの巻線１１ｂに隣接する位置には、温度検出セン
サＴｈが固定されている。この例では、温度検出センサ
Ｔｈとして温度の変化に応じて抵抗値が変化する感温抵
抗素子を用いている。図７は、固定子鉄心１１ａを示す
断面図であると共に固定子鉄心１１ａを形成する複数枚
の珪素鋼板の形状を示している。この固定子鉄心１１ａ
は、複数枚の珪素鋼板がシャフト７の軸線方向に積層さ
れて構成されている。The stator 11 is configured by winding a winding 11b around a stator core (stator core) 11a.
As shown in FIG. 7, which is a cross-sectional view showing the stator core 11a taken along the line II-II in FIG. 6, the stator core 11a has an octagonal cylindrical shape having a circular internal hole 11b. A pair of end brackets 13 and 15 to which bearings 19 and 21 for supporting both ends of the shaft 7 in the axial direction are fixed are fixed to both ends. Further, a temperature detection sensor Th is fixed at a position adjacent to the winding 11b of the stator core 11a. In this example, a temperature-sensitive resistance element whose resistance value changes according to a change in temperature is used as the temperature detection sensor Th. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the stator core 11a, and shows the shape of a plurality of silicon steel plates forming the stator core 11a. This stator core 11a
Is formed by stacking a plurality of silicon steel plates in the axial direction of the shaft 7.
【００３０】固定子鉄心１１ａを構成する複数枚の珪素
鋼板は、図７に示すように、８角形の輪郭形状を形成す
る８つの辺部を外周部に有している。具体的には、４つ
の長辺部１１ｃ…と、隣り合う長辺部１１ｃ，１１ｃの
間に位置する４つの短辺部１１ｄ…を有している。別の
言い方をすると、短辺部１１ｄ…が４つの長辺部１１ｃ
…を連結する角部を形成している。複数枚の珪素鋼板
は、それぞれ４つの角部（短辺部１１ｄ…に対応する部
分）に隣接して、貫通孔形成領域１２ａ…をそれぞれ有
しており、またこれらの貫通孔形成領域の間（長辺部１
１ｃ…に対応する部分）に中間領域１２ｂ…をそれぞれ
有している。そして、貫通孔形成領域１２ａ…及び中間
領域１２ｂ…の径方向内側に環状のヨーク部分を有して
いる。そして、ヨーク部分の内側には、固定子巻線１１
ｂを構成する巻線導体が挿入される複数のスロット１１
ｇが周方向に間隔をあけて形成されている。なお、図７
では、複数のスロット１１ｇの一部が描かれており、他
のスロット１１ｇは省略されている。As shown in FIG. 7, the plurality of silicon steel sheets constituting the stator core 11a have eight sides forming an octagonal contour on the outer periphery. Specifically, it has four long sides 11c and four short sides 11d located between adjacent long sides 11c. In other words, the short sides 11d are four long sides 11c.
.. Are formed. Each of the plurality of silicon steel sheets has through-hole forming regions 12a adjacent to four corners (portions corresponding to the short sides 11d). (Long side 1
1c) have intermediate regions 12b. .. And the intermediate regions 12b... In the radial direction. The stator winding 11 is provided inside the yoke portion.
b into a plurality of slots 11 into which the winding conductors constituting b are inserted.
g are formed at intervals in the circumferential direction. FIG.
In the drawing, some of the plurality of slots 11g are illustrated, and the other slots 11g are omitted.
【００３１】貫通孔形成領域１２ａ…には、固定子鉄心
１１ａに冷却用気体を通す冷却用貫通孔を構成する５つ
の角部貫通孔１１ｅ1 〜１１ｅ5 が短辺部１１ｄ…に沿
うように並んでそれぞれ形成されている。２つの貫通孔
形成領域１２ａの間の中間領域１２ｂ…にも固定子鉄心
１１ａに冷却用気体を通す冷却用貫通孔を構成する４つ
の中間部貫通孔１１ｆ1 〜１１ｆ4 が長辺部１１ｃ…に
沿うように並んでそれぞれ形成されている。角部貫通孔
１１ｅ1 〜１１ｅ5 及び中間部貫通孔１１ｆ1〜１１ｆ4
は、ヨーク部分の磁気抵抗を小さくしないようにその
形状及び寸法が設定されている。In the through-hole forming areas 12a, five corner through-holes 11e1 to 11e5 constituting a cooling through-hole for passing a cooling gas through the stator core 11a are arranged side by side along the short side 11d. Each is formed. In the intermediate region 12b between the two through-hole forming regions 12a, four intermediate through-holes 11f1 to 11f4 constituting cooling through-holes through which the cooling gas passes through the stator core 11a extend along the long sides 11c. Are formed side by side. Corner through holes 11e1 to 11e5 and middle through holes 11f1 to 11f4
Has a shape and dimensions set so as not to reduce the magnetic resistance of the yoke portion.
【００３２】複数枚の珪素鋼板が積層されることによ
り、各鋼板に形成した角部貫通孔１１ｅ1 〜１１ｅ5 に
より固定子鉄心１１ａの各角部にそれぞれ複数の冷却用
貫通孔１１ｉ…が形成され、また各後半の中間部貫通孔
１１ｆ1 〜１１ｆ4 によって、従来の固定子鉄心ではな
かった中間部の複数の冷却用貫通孔１１ｊ…が形成され
る。なお図６には、角部に位置する冷却用貫通孔１１ｉ
のみが示されている。By stacking a plurality of silicon steel plates, a plurality of cooling through holes 11i are formed at each corner of the stator core 11a by the corner through holes 11e1 to 11e5 formed in each steel plate. Further, a plurality of cooling through-holes 11j at the intermediate portion, which are not the conventional stator core, are formed by the intermediate through-holes 11f1 to 11f4 in the latter half. FIG. 6 shows the cooling through holes 11i located at the corners.
Only shown.
【００３３】冷却用貫通孔１１ｉ…及び冷却用貫通孔１
１ｊ…には、冷却ファン５の羽根３７が回転することに
より、固定子鉄心１１ａを冷却する冷却用気体が矢印Ａ
に示す方向に流れる。冷却用貫通孔１１ｉ…及び冷却用
貫通孔１１ｊ…のシャフト７が突出する側（モータの出
力を取り出すシャフト部分７ａ側）には、冷却用気体を
気体取入口（１１ｉ1 ）が形成されている（図６には、
冷却用貫通孔１１ｉの気体取入口１１ｉ1 のみを示
す）。The cooling through holes 11i and the cooling through holes 1
The cooling gas for cooling the stator core 11a by rotating the blades 37 of the cooling fan 5 is indicated by arrows A in FIG.
Flows in the direction shown in FIG. On the side of the cooling through-holes 11i ... and the cooling through-holes 11j ... from which the shaft 7 protrudes (on the side of the shaft portion 7a for taking out the output of the motor), a gas inlet (11i1) for cooling gas is formed (see FIG. In FIG.
Only the gas inlet 11i1 of the cooling through hole 11i is shown).
【００３４】シャフト７が突出する側（モータの出力を
取り出すシャフト部分７ａ側）に位置する一方のエンド
ブラケット１３とは反対側に位置する他方のエンドブラ
ケット１５の外側には、シャフト７の回転を検出する回
転検出器１７が配置されている。回転検出器１７は、例
えば光学式のエンコーダにより構成されている。回転検
出器１７は、シャフト７と連結される検出器本体１７ａ
と検出器本体１７ａを保護するカバー部材１７ｂとを有
している。カバー部材１７ｂは、いわゆるカップ形状を
有しており、ダクト３と対向する筒状の傾斜部１７ｃを
有している。傾斜部１７ｃの端部は、エンドブラケット
１５の端部に連結されている。エンドブラケット１５及
びカバー部材１７ｂの傾斜部１７ｃのダクト３と対向す
る面は、固定子鉄心１１ａ側から冷却ファン５側に向っ
てシャフト７の軸線に近付くようになだらかに傾斜する
面を形成している。The rotation of the shaft 7 is provided on the outside of the other end bracket 15 located on the side opposite to the one end bracket 13 located on the side where the shaft 7 protrudes (on the shaft portion 7a for taking out the output of the motor). A rotation detector 17 for detecting is provided. The rotation detector 17 is constituted by, for example, an optical encoder. The rotation detector 17 includes a detector main body 17a connected to the shaft 7.
And a cover member 17b for protecting the detector main body 17a. The cover member 17b has a so-called cup shape, and has a cylindrical inclined portion 17c facing the duct 3. An end of the inclined portion 17c is connected to an end of the end bracket 15. The surface of the end bracket 15 and the inclined portion 17c of the cover member 17b facing the duct 3 forms a surface that is gently inclined from the stator core 11a toward the cooling fan 5 so as to approach the axis of the shaft 7. I have.
【００３５】ダクト３は、エンドブラケット１５及び回
転検出器１７のカバー部材１７ｂとの間に気体流通路２
３を形成する筒形形状を有している。気体流通路２３
は、冷却用貫通孔１１ｉ…及び冷却用貫通孔１１ｊ…と
後述する冷却ファン５の通風路５９とを連通する。ダク
ト３は、断面形状の輪郭が角型になった角形状筒部３ａ
と、角形状筒部３ａに連続して端部に向かうにしたがっ
て径寸法が小さくなった縮径筒部３ｂとから構成されて
いる。角形状筒部３ａは、端部が固定子鉄心１１ａに溶
接またはねじ止めによって連結されている。また縮径筒
部３ｂは、カバー部材１７ｂと対向し、固定子鉄心１１
ａ側から冷却ファン５側に向って径寸法が小さくなるよ
うに外面が傾斜している。この縮径筒部３ｂの端部は、
冷却ファン５のケーシング２９に連結されている。The duct 3 has a gas flow passage 2 between the end bracket 15 and the cover member 17b of the rotation detector 17.
3 has a cylindrical shape. Gas flow passage 23
Connect the cooling through holes 11i and the cooling through holes 11j to an air passage 59 of the cooling fan 5 described later. The duct 3 has a rectangular tube portion 3a having a rectangular cross section.
And a reduced-diameter cylindrical portion 3b having a smaller diameter dimension toward the end portion following the rectangular-shaped cylindrical portion 3a. The rectangular tube portion 3a has an end connected to the stator core 11a by welding or screwing. The reduced-diameter cylindrical portion 3b faces the cover member 17b, and the stator core 11
The outer surface is inclined such that the diameter decreases from the side a toward the cooling fan 5 side. The end of the reduced diameter cylindrical portion 3b is
The cooling fan 5 is connected to a casing 29.
【００３６】ダクト３，エンドブラケット１５及びカバ
ー部材１７ｂは、気体流通路２３が固定子鉄心１１ａ側
から冷却ファン５側に向ってシャフト７の軸線に近付く
と共にその断面積が大きくなるように寸法及び形状が定
められている。ダクト３の縮径筒部３ｂの内部には気体
流通路２３を周方向に複数分割する複数枚（２０枚）の
静翼２５…が配置されている。静翼２５は、矩形に近い
形状を有しており、エンドブラケット１５及びカバー部
材１７ｂの外面との間に僅かな間隙を開けるようにして
ダクト３の内壁部に固定されている。The duct 3, the end bracket 15 and the cover member 17b are dimensioned and arranged such that the gas flow passage 23 approaches the axis of the shaft 7 from the stator core 11a toward the cooling fan 5 and has a larger sectional area. The shape is determined. A plurality (20) of stationary blades 25... That divide the gas flow passage 23 into a plurality in the circumferential direction are arranged inside the reduced diameter cylindrical portion 3 b of the duct 3. The stationary blade 25 has a substantially rectangular shape, and is fixed to the inner wall of the duct 3 so as to leave a slight gap between the end bracket 15 and the outer surface of the cover member 17b.
【００３７】冷却ファン５は、図８〜図１０に詳細に示
すように、ファン本体２７とケーシング２９とが複数本
のウエブ３１…により結合された構造を有しており、電
動機本体１のシャフト７が突出する端部（シャフト部分
７ａ側）とは反対側の端部側に側に吸引口５ａが位置す
るように設けられている。なお、図８は、図６に示す冷
却ファン５の拡大断面であり、図８は、図６のダクト３
側から見たファン本体２７の羽根３７…を取り付けた羽
根固定部材３５の平面図であり、図９は、図６に向って
右側（吐出口５ｂ側）から見た冷却ファン５の平面図で
ある。ここで、図９及び図１０は、いずれも上側半部だ
けでなく、上下全体を描いている。また図１０は、上側
半部が枠体５３に取り付けられたフィンガード５７を取
り除いて見た冷却ファン５の平面図であり、下側半部が
フィンガード５７を含む実際に図６に向って右側から見
た平面図である。As shown in detail in FIGS. 8 to 10, the cooling fan 5 has a structure in which a fan body 27 and a casing 29 are connected by a plurality of webs 31. The suction port 5a is provided on the side opposite to the end (the shaft portion 7a side) from which the protrusion 7 protrudes. FIG. 8 is an enlarged sectional view of the cooling fan 5 shown in FIG. 6, and FIG.
9 is a plan view of the blade fixing member 35 to which the blades 37 of the fan main body 27 are attached as viewed from the side, and FIG. 9 is a plan view of the cooling fan 5 viewed from the right side (the discharge port 5b side) in FIG. is there. 9 and 10 illustrate not only the upper half but also the entire upper and lower parts. FIG. 10 is a plan view of the cooling fan 5 in which the upper half has been removed from the finger 57 attached to the frame 53, and the lower half actually includes the finger 57 and is directed toward FIG. It is the top view seen from the right side.
【００３８】図８に示すようにファン本体２７は、駆動
用電動機３３と、羽根固定部材３５と、羽根固定部材３
５に固定された複数枚の羽根３７…とを有している。駆
動用電動機３３は、公知のブラシレス直流電動機により
構成されており、シャフト（出力軸）３９と、シャフト
３９に固定された環状のフライホイール４３と、フライ
ホイール４３に固定されたロータ４１と、モータブラケ
ット４５と、モータブラケット４５に固定されたステー
タ４７とを有している。シャフト３９は、電動機本体１
のシャフト７と軸線を共有するように配置されており、
ベアリング４９，５１によってモータブラケット４５に
回転自在に支持されている。As shown in FIG. 8, the fan body 27 includes a driving motor 33, a blade fixing member 35, and a blade fixing member 3.
5 fixed to a plurality of blades 37. The driving motor 33 is formed of a known brushless DC motor, and includes a shaft (output shaft) 39, an annular flywheel 43 fixed to the shaft 39, a rotor 41 fixed to the flywheel 43, and a motor. It has a bracket 45 and a stator 47 fixed to the motor bracket 45. The shaft 39 is connected to the motor body 1
It is arranged to share the axis with the shaft 7 of
The motor bracket 45 is rotatably supported by bearings 49 and 51.
【００３９】ロータ４１は、複数枚の珪素鋼板と永久磁
石とを有するロータである。モータブラケット４５は、
筒状壁部４５ａと、該筒状壁部４５ａと直交する方向に
延びる環状壁部４５ｂとが一体に連結された構造を有し
ている。筒状壁部４５ａはベアリングホルダを構成して
おり、内部にシャフト３９を回転自在に支持するベアリ
ング４９，５１が取り付けられている。環状壁部４５ｂ
の径方向外側端部には、フライホイール４３のロータ取
付部４３ｃの端部４３ｃ1 と間隔をあけて該端部４３ｃ
1 を内部に収容する断面がコの字状の環状凹部４５ｃが
形成されている。筒状の端部４３ｃ1 と環状の凹部４５
ｃとの遊嵌によりラビリンス構造が形成されている。環
状凹部４５ｃは、その径方向外側片４５ｃ1 が羽根固定
部材３５の筒状端部３５ｃに沿って該筒状端部３５ｃと
の間に僅かな間隔を形成するように配置されている。径
方向外側片４５ｃ1 の外周部には複数本（この例では４
本）のウエブ３１…がモータブラケット４５と一体に成
形されている。またこれらのウエブ３１…は、図１０に
詳細に示すようにケーシング２９と連結される環状の枠
体５３と一体に成形されている。これにより、モータブ
ラケット４５は、ウエブ３１…を介して枠体５３に支持
される。枠体５３とモータブラケット４５との間の開口
部は、固定子鉄心１１ａを冷却する冷却用気体が吐出す
る吐出口５ｂを構成している。そして、枠体５３には、
吐出口５５の外側に配置されるフィンガード５７が取り
付けられている。筒状壁部４５ａのシャフト３９の径方
向外側に位置する部分には、ステータ４７が配置されて
いる。ステータ４７は、固定子鉄心４７ａに巻線４７ｂ
が巻装されて構成されている。駆動用電動機３３は、巻
線４７ｂに印加される電圧が変わると、ロータ４１の回
転速度が変わる構成を有している。The rotor 41 is a rotor having a plurality of silicon steel sheets and permanent magnets. The motor bracket 45 is
It has a structure in which a cylindrical wall portion 45a and an annular wall portion 45b extending in a direction perpendicular to the cylindrical wall portion 45a are integrally connected. The cylindrical wall portion 45a constitutes a bearing holder, and bearings 49 and 51 for rotatably supporting the shaft 39 are mounted inside. Annular wall 45b
At the radially outer end thereof is spaced apart from the end 43c1 of the rotor mounting portion 43c of the flywheel 43.
An annular concave portion 45c having a U-shaped cross section for accommodating 1 therein is formed. Cylindrical end 43c1 and annular recess 45
The labyrinth structure is formed by loose fitting with c. The annular concave portion 45c is arranged so that the radially outer piece 45c1 forms a slight gap between the blade fixing member 35 and the cylindrical end 35c along the cylindrical end 35c. A plurality of pieces (in this example, 4
Are formed integrally with the motor bracket 45. These webs 31 are formed integrally with an annular frame 53 connected to the casing 29 as shown in detail in FIG. Thus, the motor bracket 45 is supported by the frame 53 via the webs 31. The opening between the frame 53 and the motor bracket 45 forms a discharge port 5b through which a cooling gas for cooling the stator core 11a is discharged. And in the frame 53,
A finger 57 arranged outside the discharge port 55 is attached. A stator 47 is disposed on a portion of the cylindrical wall portion 45a located radially outside the shaft 39. The stator 47 includes a stator core 47a and a winding 47b.
Is wound. The driving motor 33 has a configuration in which the rotation speed of the rotor 41 changes when the voltage applied to the winding 47b changes.
【００４０】環状壁部４５ｂのステータ４７側に位置す
る部分には、制御部５５が取付けられている。制御部５
５は、回路基板５５ａと、該回路基板５５ａを環状壁部
４５ｂに取付る取付部５５ｂ…とを有している。回路基
板５５ａの環状壁部４５ｂに向い合う面には、図１に示
す回転速度指令回路１０３、駆動用電圧制御回路１０４
及び整流回路１０５が形成されている。回転速度指令回
路１０３は温度検出センサＴｈに図示しない配線により
接続され、駆動用電圧制御回路１０４はステータ４７に
図示しない配線により接続され、整流回路１０５は電源
に図示しない配線により接続されている。これにより、
温度検出センサＴｈが検出した電動機本体１のステータ
１１の温度に応じてステータ１１の温度が許容上限温度
を超えないように冷却ファン５の回転速度が変化する。A controller 55 is attached to a portion of the annular wall 45b located on the stator 47 side. Control unit 5
5 has a circuit board 55a and mounting portions 55b for mounting the circuit board 55a to the annular wall 45b. A rotation speed command circuit 103 and a drive voltage control circuit 104 shown in FIG.
And a rectifier circuit 105. The rotation speed command circuit 103 is connected to the temperature detection sensor Th by wiring not shown, the driving voltage control circuit 104 is connected to the stator 47 by wiring not shown, and the rectifying circuit 105 is connected to the power supply by wiring not shown. This allows
The rotation speed of the cooling fan 5 changes according to the temperature of the stator 11 of the electric motor body 1 detected by the temperature detection sensor Th so that the temperature of the stator 11 does not exceed the allowable upper limit temperature.
【００４１】シャフト３９のベアリング４９の外側端部
（電動機本体１側の端部）には、カップ状のフライホイ
ール４３が固定されている。フライホイール４３は、シ
ャフト３９が取り付けられる基部４３ａと環状の羽根固
定部材取付部４３ｂと筒状のロータ取付部４３ｃとが一
体成形されて構成されている。羽根固定部材取付部４３
ｂは、取付段部４３ｂ1 を有している。そして、取付段
部４３ｂ1 と該取付段部４３ｂ1 から径方向外側に延び
る部分には、羽根固定部材３５の取付用円板部３５ａが
固定されている。筒状のロータ取付部４３ｃの径方向内
側にはステータ４７と間隔を隔ててロータ４１が取付け
られている。A cup-shaped flywheel 43 is fixed to the outer end of the bearing 49 of the shaft 39 (the end on the side of the motor body 1). The flywheel 43 is formed by integrally molding a base 43a to which the shaft 39 is attached, an annular blade fixing member attaching portion 43b, and a cylindrical rotor attaching portion 43c. Blade fixing member mounting portion 43
b has a mounting step 43b1. A mounting disk portion 35a of the blade fixing member 35 is fixed to the mounting step 43b1 and a portion extending radially outward from the mounting step 43b1. The rotor 41 is mounted radially inward of the cylindrical rotor mounting portion 43c at a distance from the stator 47.
【００４２】羽根固定部材３５は、フライホイール４３
の軸線方向の一方の端部にネジまたは溶接により固定さ
れる環状の取付用円板部３５ａと、外周部または外周面
に７枚の羽根３７…が固定される筒状の羽根固定部３５
ｂと、モータブラケット４５の外側壁部４５ｃと僅かな
間隔を隔てて対向する筒状端部３５ｃとを備えて一体に
成形されている。取付用円板部３５ａは、駆動用電動機
３３のシャフト３９の径方向に延びており、筒状端部３
５ｃは、駆動用電動機３３のシャフト３９の軸線方向に
延びている。羽根固定部３５ｂの外周部は、冷却用気体
の吸引側（吸引口５ａ側）から吐出側（吐出口５ｂ側）
に向かって径寸法が大きくなるように傾斜した筒状また
はラッパ状の形状を有している。具体的には、羽根固定
部３５ｂの外周面は、駆動用電動機３３のシャフト３９
の軸線と外周面との間の傾斜角度θ1 が、３５°±２°
の角度範囲に入るように傾斜している。なお、駆動用電
動機３３のシャフト３９と電動機本体１のシャフト７と
は軸線を共有するので、羽根固定部３５ｂの外周面は、
電動機本体１のシャフト７の軸線に対しても３５°±２
°の角度で傾斜していることになる。The blade fixing member 35 includes a flywheel 43
An annular mounting disk portion 35a fixed to one end in the axial direction by screws or welding, and a cylindrical blade fixing portion 35 to which seven blades 37 are fixed to the outer peripheral portion or the outer peripheral surface.
and a cylindrical end 35c opposed to the outer wall 45c of the motor bracket 45 at a slight interval. The mounting disk portion 35a extends in the radial direction of the shaft 39 of the driving motor 33, and has a cylindrical end portion 3a.
5c extends in the axial direction of the shaft 39 of the driving motor 33. The outer peripheral portion of the blade fixing portion 35b is from the suction side (suction port 5a side) of the cooling gas to the discharge side (discharge port 5b side).
It has a tubular or trumpet-like shape that is inclined so that the diameter dimension increases toward. Specifically, the outer peripheral surface of the blade fixing portion 35b is connected to the shaft 39 of the driving motor 33.
Angle of inclination θ1 between the axis and the outer peripheral surface is 35 ° ± 2 °
Angle range. Since the shaft 39 of the driving motor 33 and the shaft 7 of the motor body 1 share an axis, the outer peripheral surface of the blade fixing portion 35b is
35 ° ± 2 with respect to the axis of the shaft 7 of the motor body 1
It is inclined at an angle of °.
【００４３】羽根固定部３５ｂの外周面と、シャフト３
９の軸線との間の傾斜角度は、３０°〜４５°の範囲内
に設定するのが好ましい。この傾斜角度にすると、冷却
ファン５は電動機の固定子鉄心１１ａを冷却するのに好
適な特性を有する斜流ファンとなる。羽根３７の回転に
より固定子鉄心１１ａに形成した複数の冷却用貫通孔の
気体取入口１１ｉ1 から吸引した冷却用気体は、吸入口
５ａから冷却ファンの吐出口５ｂに向かって駆動用電動
機３３のシャフト３９の軸線方向と径方向の間の斜め方
向に積極的に吐出される。７枚の羽根３７は、図９に示
すように、それぞれ帯状の金属板を羽根固定部３５ｂの
外周面に添わせ、その基部（取付辺部）が羽根固定部３
５ｂの外周面に溶接されて、羽根固定部３５ｂの外周部
に固定されている。なお、本実施の形態では、羽根３７
を羽根固定部材３５に溶接したが、他の手段で羽根３７
と羽根固定部材３５とを固定してもよい。また、羽根３
７を合成樹脂等により形成し、羽根固定部材３５と一体
に成形しても構わない。そして各羽根３７は、羽根３７
の羽根固定部３５への取付辺部３７ａの反対側の辺部３
７ｂがケーシング２９の内壁とほぼ平行になるような形
状を有している。The outer peripheral surface of the blade fixing portion 35b and the shaft 3
The angle of inclination with respect to the axis 9 is preferably set in the range of 30 ° to 45 °. With this inclination angle, the cooling fan 5 becomes a mixed flow fan having characteristics suitable for cooling the stator core 11a of the electric motor. The cooling gas sucked from the gas inlets 11i1 of the plurality of cooling through holes formed in the stator core 11a by the rotation of the blades 37 is supplied to the shaft of the driving motor 33 from the suction port 5a toward the discharge port 5b of the cooling fan. The liquid is positively discharged in an oblique direction between the axial direction of 39 and the radial direction. As shown in FIG. 9, each of the seven blades 37 has a band-shaped metal plate attached to the outer peripheral surface of the blade fixing portion 35b, and its base (mounting side portion) has the blade fixing portion 3b.
5b, and is fixed to the outer peripheral portion of the blade fixing portion 35b. In the present embodiment, the blade 37
Was welded to the blade fixing member 35, but the blade 37 was
And the blade fixing member 35 may be fixed. In addition, feather 3
7 may be formed of a synthetic resin or the like, and may be formed integrally with the blade fixing member 35. And each wing 37 is a wing 37
Side 3 opposite to side 37a for attachment to blade fixing portion 35
7b has a shape that is substantially parallel to the inner wall of the casing 29.
【００４４】各羽根３７の取付状態について説明する。
各羽根３７の取付辺部３７ａは、冷却ファン３の吸引側
に位置する一方の端部３７ｃと、冷却ファン３の吐出側
に位置する他方の端部３７ｄとを有している。この２つ
の端部３７ｃ及び端部３７ｄを結ぶ仮想連結線をＬＡ1
として図９に示す。そして駆動用電動機３３のシャフト
３９の軸線と羽根３７の取付辺部３７ａの一方の端部３
７ｃとを面内に含む仮想面と羽根固定部材３５の外周面
とが交わってこの外周面上に形成される仮想交線（冷却
用気体が流れる方向に延びる線）ＬＡ2 と前述の仮想連
結線ＬＡ1 との間の角度θ3 が、５０°±２．５°の範
囲になるように各羽根３７は、羽根固定部３５に取付け
られている。この例では、角度θ3 は、ほぼ５０°であ
る。このような取付構造を採用すると、角度θ3 が５０
°±２．５°の範囲において、風量は最大に近い値とな
り、また騒音は最小に近い値となる。この範囲を外れる
と、風量は少なくなり、また騒音は増大する。なお、図
９は立体を平面に直した図であるため、図面上で表すθ
3 の角度は実際の角度とは異なっている。The mounting state of each blade 37 will be described.
The mounting side 37 a of each blade 37 has one end 37 c located on the suction side of the cooling fan 3 and the other end 37 d located on the discharge side of the cooling fan 3. A virtual connecting line connecting these two ends 37c and 37d is LA1
FIG. Then, the axis of the shaft 39 of the driving motor 33 and one end 3 of the mounting side 37 a of the blade 37.
A virtual intersection line (a line extending in the direction in which the cooling gas flows) LA2 formed on the outer peripheral surface of the blade fixing member 35 by intersecting an imaginary surface including the in-plane 7c with the outer peripheral surface of the blade fixing member 35 and the above-described imaginary connecting line Each blade 37 is attached to the blade fixing portion 35 so that the angle θ3 with LA1 is in the range of 50 ° ± 2.5 °. In this example, the angle θ3 is approximately 50 °. When such a mounting structure is adopted, the angle θ3 becomes 50
In the range of ° ± 2.5 °, the air volume has a value close to the maximum, and the noise has a value close to the minimum. Outside of this range, the air volume decreases and the noise increases. Since FIG. 9 is a diagram in which a solid is converted into a plane, θ represented on the drawing
The angle of 3 is different from the actual angle.
【００４５】ケーシング２９は、枠体側取付部（フラン
ジ部）２９ａと、通風路形成部２９ｂと、ダクト側取付
部（フランジ部）２９ｃとを備えて構成されている。枠
体側取付部２９ａ及びダクト側取付部２９ｃは、いずれ
も環状の円板形状を有していて、駆動用電動機２９のシ
ャフト３９の径方向に延びており、それぞれ枠体５３及
びダクト３にネジ止めされる。したがってこれらの部材
には、ネジが貫通する複数の貫通孔が周方向に間隔をあ
けて形成されている。通風路形成部２９ｂは、羽根固定
部材３５の羽根固定部３５ｂとの間に環状の通風路５９
を形成する筒状の形状を有している。通風路形成部２９
ｂの内壁部は、羽根固定部３５ｂの外周部が傾斜する方
向と同じ方向に傾斜している。すなわち通風路形成部２
９ｂは、ダクト側取付部２９ｃから枠体側取付部２９ａ
に向かうに従って径が大きくなるように拡径している。
通風路形成部２９ｂの内壁部と駆動用電動機３３のシャ
フト３９の軸線との間の傾斜角度θ2 は、羽根固定部３
５ｂの外周部の傾斜角度θ1 よりも小さくなるように傾
斜している。本例では、この角度θ2 は２５°になって
いる。The casing 29 includes a frame-side mounting portion (flange portion) 29a, a ventilation path forming portion 29b, and a duct-side mounting portion (flange portion) 29c. Each of the frame-side mounting portion 29a and the duct-side mounting portion 29c has an annular disk shape, and extends in the radial direction of the shaft 39 of the driving electric motor 29. Be stopped. Therefore, in these members, a plurality of through holes through which screws pass are formed at intervals in the circumferential direction. The ventilation path forming part 29b is provided between the blade fixing part 35b of the blade fixing member 35 and the annular ventilation path 59.
Have a cylindrical shape. Ventilation path forming unit 29
The inner wall portion b is inclined in the same direction as the direction in which the outer peripheral portion of the blade fixing portion 35b is inclined. That is, the ventilation path forming unit 2
9b, the duct side mounting portion 29c is moved from the frame side mounting portion 29a.
The diameter is increased so that the diameter increases as going toward.
The inclination angle θ2 between the inner wall portion of the ventilation path forming portion 29b and the axis of the shaft 39 of the driving motor 33 is determined by the blade fixing portion 3
5b is inclined so as to be smaller than the inclination angle θ1 of the outer peripheral portion. In this example, the angle θ2 is 25 °.
【００４６】図１１は、冷却ファンとして軸流ファンを
用いた冷却ファン付き電動機の例である。本図におい
て、図６と同様の部分には、図６に用いた符号に２００
を加えた符号を付して、その説明を省略する。本図に示
す実施の形態では、駆動用電動機２３３のシャフトの軸
線方向に冷却用気体を流す軸流ファンにより冷却ファン
２０５が構成されている。そして、羽根固定部材２３５
内に図１に示す回転速度指令回路１０３、駆動用電圧制
御回路１０４及び整流回路１０５が形成されている回路
基板が配置されている。これにより、図６に示す電動機
と同様に電動機本体２０１のステータ２１１の温度に応
じてステータ２１１の温度が許容上限温度を超えないよ
うに冷却ファン２０５の回転速度が変化する。FIG. 11 shows an example of an electric motor with a cooling fan using an axial fan as the cooling fan. In this figure, the same parts as those in FIG.
And the description thereof is omitted. In the embodiment shown in this figure, the cooling fan 205 is configured by an axial fan that allows cooling gas to flow in the axial direction of the shaft of the driving motor 233. Then, the blade fixing member 235
A circuit board on which the rotation speed command circuit 103, the driving voltage control circuit 104, and the rectification circuit 105 shown in FIG. 1 are formed is disposed. Thus, the rotation speed of the cooling fan 205 changes in accordance with the temperature of the stator 211 of the motor body 201 so that the temperature of the stator 211 does not exceed the allowable upper limit temperature, similarly to the motor shown in FIG.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明によれば、駆動後は冷却ファンを
停止させることなく、電動機のステータの温度に応じて
ステータの温度が許容上限温度を超えないように冷却フ
ァンの回転速度を変えるため、負荷が軽くまた周囲温度
が低く状態で電動機のステータの温度が低いときには、
冷却ファンの回転速度が低くなって騒音を低減できる。
また負荷が重くなって周囲温度が高いにときにだけ、回
転速度が最高速度に近い値になるだけであるため、総合
的に見ると、騒音の発生量を低減することができる利点
がある。According to the present invention, the rotation speed of the cooling fan is changed so that the temperature of the stator does not exceed the allowable upper limit temperature according to the temperature of the stator of the motor without stopping the cooling fan after driving. When the load of the motor is low and the ambient temperature is low, and the temperature of the motor stator is low,
The rotation speed of the cooling fan is reduced and noise can be reduced.
Further, only when the load is heavy and the ambient temperature is high, the rotation speed only becomes a value close to the maximum speed, so that there is an advantage that the amount of noise generation can be reduced when viewed comprehensively.
【００４８】また電動機の性能を決める定数には温度に
よって変わるものがあり、電動機の性能を最大限発揮さ
せるためには、温度変化に対してこれらの定数の変化を
補正するかまたはできるだけ抑制する必要がある。本発
明のように電動機のステータの温度に応じて、冷却ファ
ンの回転速度を変えると、電動機の温度変化を従来より
も小さく抑えることができて、電動機の制御に関わる定
数が温度により大きく変化するのを抑制できるため、電
動機及び電動機を実装した設備の性能を最大限発揮させ
ることができる。Some of the constants that determine the performance of the motor vary depending on the temperature. In order to maximize the performance of the motor, it is necessary to correct or suppress the change in these constants with respect to the temperature change. There is. When the rotation speed of the cooling fan is changed according to the temperature of the stator of the electric motor as in the present invention, the temperature change of the electric motor can be suppressed smaller than before, and the constant related to the control of the electric motor largely changes depending on the temperature. Therefore, the performance of the motor and the equipment on which the motor is mounted can be maximized.
【００４９】更に電動機を実装して使う設備、例えば工
作機械では電動機の冷却ファンから吐き出される熱風が
周囲の機器及び部品に当たって、これらの機器が加熱さ
れるという弊害が発生する。従来の技術のように、高温
の排気が断続的に吐き出される場合には、温度変動の影
響が大きくなり、特別な熱対策が必要になる。これに対
して本発明によれば、連続的に排気が行われる上、排気
温度の変化も少なくなるため、特別な熱対策が不要にな
る。Further, in a facility in which a motor is mounted and used, for example, in a machine tool, there is a problem in that hot air discharged from a cooling fan of the motor hits surrounding devices and components, and these devices are heated. When high-temperature exhaust gas is intermittently discharged as in the related art, the influence of temperature fluctuation becomes large, and special heat measures are required. On the other hand, according to the present invention, since the exhaust is continuously performed and the change in the exhaust temperature is reduced, a special heat countermeasure is not required.
【００５０】更に電動機の起動時には、電動機のステー
タの温度が冷却開始温度に達するまで、冷却ファンを駆
動しないようにすると（冷却ファンを停止させておく
と）、予熱運転時間（電動機の温度が定常値に上昇して
電動機を稼働させることができるまでの時間）を短縮で
きる。２２ｋＷの誘導電動機で起動時から冷却ファンを
定速で回転させると、稼働時の温度に達するまでには約
１時間を要する。これに対して、起動時には冷却ファン
を回転させずに、電動機の温度上昇を速めると、稼働時
の温度に達するまでの時間が３０分と短くなる。作業開
始までの待機時間を短くすることができて、電動機の稼
働率を高くできる。また冷却ファンを可変速にすると、
休憩時間帯に電動機を過度に冷やすこともなくなり、短
い時間で再立ち上げをすることができるとともに、休憩
時間帯における騒音を低下させることができる。Further, when the motor is started, if the cooling fan is not driven until the temperature of the stator of the motor reaches the cooling start temperature (if the cooling fan is stopped), the preheating operation time (when the temperature of the motor becomes steady) Time until the motor can be operated after the temperature rises to the maximum value). When the cooling fan is rotated at a constant speed from the start with a 22 kW induction motor, it takes about one hour to reach the operating temperature. On the other hand, if the temperature rise of the electric motor is accelerated without rotating the cooling fan at the time of starting, the time required to reach the temperature at the time of operation is shortened to 30 minutes. The waiting time until the start of work can be shortened, and the operating rate of the electric motor can be increased. When the cooling fan is set to variable speed,
The electric motor is not excessively cooled during the break period, so that the motor can be restarted in a short time and noise in the break period can be reduced.
【図１】 本発明の方法を実施する冷却ファン付き電動
機の冷却ファン駆動制御装置の概略構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cooling fan drive control device of an electric motor with a cooling fan for implementing a method of the present invention.
【図２】 図１の例で用いる電動機のステータの温度を
現す電圧信号と冷却ファンの駆動用電動機のステータ巻
線に印加する電圧との関係を示すマップである。FIG. 2 is a map showing a relationship between a voltage signal representing a temperature of a stator of the electric motor used in the example of FIG. 1 and a voltage applied to a stator winding of the electric motor for driving a cooling fan.
【図３】 冷却ファンの駆動用電動機のステータ巻線に
印加する電圧と冷却ファンの回転速度Ｎと風量Ｑとの一
般的な関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a general relationship among a voltage applied to a stator winding of a motor for driving a cooling fan, a rotation speed N of the cooling fan, and an air volume Q.
【図４】 図１の例で用いることができる電動機のステ
ータの温度を現す電圧信号と冷却ファンの駆動用電動機
のステータ巻線に印加する電圧との関係の他の例を示す
マップである。FIG. 4 is a map showing another example of a relationship between a voltage signal representing a temperature of a stator of a motor and a voltage applied to a stator winding of a motor for driving a cooling fan, which can be used in the example of FIG.
【図５】 最大回速度５，０００min -1の軸流ファンの
回転速度と騒音及び風量の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of an axial fan having a maximum rotation speed of 5,000 min -1 and noise and air flow.
【図６】 冷却ファンとして斜流ファンを用いた例の冷
却ファン付き電動機の上側半部断面図である。FIG. 6 is an upper half sectional view of an electric motor with a cooling fan of an example using a mixed flow fan as a cooling fan.
【図７】 図６のII−II線からみた固定子鉄心１１ａの
断面図である。7 is a cross-sectional view of the stator core 11a taken along line II-II in FIG.
【図８】 図６に示す冷却ファンの部分拡大断面図であ
る。8 is a partially enlarged sectional view of the cooling fan shown in FIG.
【図９】 図６のダクト側から見た羽根…を取り付けた
羽根固定部材の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a blade fixing member to which blades viewed from the duct side in FIG. 6 are attached.
【図１０】 図６に向って右側から見た冷却ファンの平
面図である。FIG. 10 is a plan view of the cooling fan as viewed from the right side in FIG.
【図１１】 冷却ファンとして軸流ファンを用いた例の
冷却ファン付き電動機の上側半部断面図である。FIG. 11 is a sectional view of an upper half portion of an electric motor with a cooling fan in an example using an axial fan as a cooling fan.
【図１２】 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来の方法及び装置
により冷却ファンを駆動した場合の電動機のステータの
温度の変化を軽負荷の場合と重負荷の場合にそれぞれ分
けて示した図である。12A and 12B are diagrams showing changes in the temperature of a stator of an electric motor when a cooling fan is driven by a conventional method and apparatus, separately for a light load and a heavy load. It is.
ＡＣ 商用電源（交流） ＦＭ 冷却ファン Ｍ 電動機 Ｔｈ 温度検出センサ １０１ 駆動制御装置 １０２ 駆動制御部 １０３ 回転速度指令回路 １０４ 駆動電圧制御回路 １０５ 整流回路 １ 電動機本体 １１ ステータ １１ｉ，１１ｊ 冷却用貫通孔 ５ 冷却ファン ３３ 駆動用電動機 AC commercial power supply (AC) FM cooling fan M motor Th temperature detection sensor 101 drive control device 102 drive control unit 103 rotation speed command circuit 104 drive voltage control circuit 105 rectifier circuit 1 motor body 11 stator 11i, 11j cooling through hole 5 cooling Fan 33 drive motor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 正則 東京都豊島区北大塚一丁目十五番一号 山 洋電気株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masanori Kawai 1-15-1-1, Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo Inside Yamayo Denki Co., Ltd.
Claims (9)
を超えないように前記ステータを冷却する冷却ファンを
備えた冷却ファン付き電動機の前記冷却ファンの駆動を
制御する方法であって、 前記冷却ファンとして回転速度の変更が可能な可変速型
の冷却ファンを用い、 前記ステータの温度を検出し、 駆動制御中は前記冷却ファンを停止させることなく、前
記ステータの温度に応じて前記ステータの温度が前記許
容上限温度を超えないように前記冷却ファンの回転速度
を変えることを特徴とする冷却ファン付き電動機の冷却
ファン駆動制御方法。1. A method for controlling the driving of the cooling fan of an electric motor with a cooling fan including a cooling fan for cooling the stator so that the temperature of the stator of the electric motor does not exceed an allowable upper limit temperature, the method comprising: A variable-speed cooling fan whose rotation speed can be changed is used as a detection means. The temperature of the stator is detected, and the temperature of the stator is controlled according to the temperature of the stator without stopping the cooling fan during drive control. A cooling fan drive control method for an electric motor with a cooling fan, wherein the rotation speed of the cooling fan is changed so as not to exceed the allowable upper limit temperature.
度を所定の温度まで上昇させる予熱運転を行っている期
間は、前記冷却ファンを停止させておき、前記予熱運転
が終了した後から前記冷却ファンの駆動制御を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン付き電動
機の冷却ファン駆動制御方法。2. The cooling fan is stopped during a preheating operation in which the temperature of the stator is raised to a predetermined temperature when the electric motor is started, and the cooling fan is stopped after the preheating operation is completed. The drive control method according to claim 1, wherein the drive control of the motor is started.
回転速度との関係が正比例の関係になるように前記冷却
ファンの駆動を制御することを特徴とする請求項１また
は２に記載の冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動制
御方法。3. The cooling fan according to claim 1, wherein the driving of the cooling fan is controlled so that the relationship between the temperature of the stator and the rotation speed of the cooling fan is directly proportional. Control method for driving a cooling fan of a motor with a motor.
度を予め定め、 前記ステータの温度が前記複数の温度領域のいずれの領
域にあるかを判定し、判定した前記温度領域に対応する
予め定めた前記回転速度で前記冷却ファンを回転させる
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン付き電動
機の冷却ファン駆動制御方法。4. A plurality of temperature regions are set in advance, a rotation speed of the cooling fan corresponding to the plurality of temperature regions is determined in advance, and which of the plurality of temperature regions the stator temperature is in is determined. The cooling fan drive control method for a motor with a cooling fan according to claim 1, wherein the cooling fan is rotated at a predetermined rotation speed corresponding to the determined temperature region.
ように前記ステータを冷却する冷却ファンを備えた冷却
ファン付き電動機の前記冷却ファンの駆動を制御する方
法であって、 前記冷却ファンとして回転速度の変更が可能な可変速型
の冷却ファンを用い、 前記ステータの温度を検出し、 前記電動機の前記ステータの温度が予め定めた冷却開始
温度に達するまでは前記冷却ファンの駆動を開始せず、 前記ステータの温度が前記冷却開始温度に達した後は、
前記冷却ファンを停止させることなく、前記ステータの
温度に応じて前記ステータの温度が前記許容温度を超え
ないように前記冷却ファンの回転速度を変えることを特
徴とする冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動制御方
法。5. A method for controlling driving of a cooling fan of a motor with a cooling fan provided with a cooling fan for cooling the stator so that the stator of the motor does not exceed an allowable temperature, wherein a rotation speed of the cooling fan is controlled. Using a variable speed cooling fan capable of changing the temperature of the stator, detecting the temperature of the stator, does not start driving the cooling fan until the temperature of the stator of the electric motor reaches a predetermined cooling start temperature, After the temperature of the stator reaches the cooling start temperature,
A cooling fan drive of an electric motor with a cooling fan, wherein the rotation speed of the cooling fan is changed such that the temperature of the stator does not exceed the allowable temperature according to the temperature of the stator without stopping the cooling fan. Control method.
る可変速型の冷却ファンとを具備する冷却ファン付き電
動機の前記冷却ファンの駆動を制御する冷却ファン付き
電動機の冷却ファン制御装置であって、 前記ステータの温度を検出する温度検出センサと、 駆動制御中は前記冷却ファンを停止させることなく、前
記ステータの温度に応じて前記ステータの温度が許容上
限温度を超えないように前記冷却ファンの回転速度を変
えるように前記冷却ファンを駆動する駆動制御部とを具
備することを特徴とする冷却ファン付き電動機の冷却フ
ァン駆動制御装置。6. A cooling fan control device for an electric motor with a cooling fan for controlling the driving of the cooling fan of the electric motor with the cooling fan, comprising an electric motor and a variable speed cooling fan for cooling a stator of the electric motor, A temperature detection sensor for detecting the temperature of the stator; and rotating the cooling fan so that the temperature of the stator does not exceed an allowable upper limit temperature according to the temperature of the stator without stopping the cooling fan during drive control. A drive control unit for driving the cooling fan so as to change the speed. A cooling fan drive control device for an electric motor with a cooling fan, comprising:
テータ巻線に印加される電圧を変えるとロータの回転速
度が変わるタイプの電動機が用いられ、 前記温度検出センサとして温度の変化に応じて抵抗値が
変化する感温抵抗素子が用いられ、 前記駆動制御部は、前記感温抵抗素子の抵抗値の変化を
利用して、前記ステータの温度と前記冷却ファンの回転
速度との関係が正比例の関係になるように、前記駆動電
動機の前記ステータ巻線に印加する電圧を変えるように
構成された電圧印加回路を含むことを特徴とする請求項
６に記載の冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動制御
装置。7. A motor for driving the cooling fan, wherein a motor whose rotation speed changes when a voltage applied to a stator winding is changed is used as the motor for driving the cooling fan, and a resistance value corresponding to a change in temperature is used as the temperature detection sensor. The drive control unit uses a change in the resistance value of the temperature-sensitive resistance element, and the relationship between the temperature of the stator and the rotation speed of the cooling fan is directly proportional. The cooling fan drive control device for a motor with a cooling fan according to claim 6, further comprising a voltage application circuit configured to change a voltage applied to the stator winding of the drive motor so that .
投入された後に前記温度検出センサにより検出する前記
ステータの温度が所定の温度まで上昇するまでは、前記
冷却ファンを停止させておくように構成されている請求
項６に記載の冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動制
御装置。8. The drive control unit stops the cooling fan until the temperature of the stator detected by the temperature detection sensor rises to a predetermined temperature after the electric motor is turned on. 7. The cooling fan drive control device for a motor with a cooling fan according to claim 6, wherein:
却用貫通孔が形成され、前記冷却ファンは前記複数の冷
却用貫通孔を通して冷却用空気を流すことにより前記ス
テータを冷却するように配置され、 前記冷却ファンの駆動用電動機としてブラシレスＤＣ斜
流ファンが用いられていることを特徴とする請求項６に
記載の冷却ファン付き電動機の冷却ファン駆動制御装
置。9. A plurality of cooling through holes are formed in the stator of the electric motor, and the cooling fan is arranged to cool the stator by flowing cooling air through the plurality of cooling through holes. The cooling fan drive control device for an electric motor with a cooling fan according to claim 6, wherein a brushless DC mixed flow fan is used as the electric motor for driving the cooling fan.
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|---|---|---|---|
| JP19581797A JP3514953B2 (en) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | Cooling fan drive control device for motor with cooling fan |
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| JPH1137097A true JPH1137097A (en) | 1999-02-09 |
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| JP (1) | JP3514953B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006325347A (en) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | System and method for controlling airflow in motor-cooling means |
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| CN110995118A (en) * | 2019-12-09 | 2020-04-10 | 绍兴市上虞区理工高等研究院 | Method, device and system for adjusting heat dissipation power of permanent magnet motor |
-
1997
- 1997-07-22 JP JP19581797A patent/JP3514953B2/en not_active Expired - Fee Related
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