JPS5863088A - Protecting device in storage pump system - Google Patents
Protecting device in storage pump systemInfo
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- JPS5863088A JPS5863088A JP56162239A JP16223981A JPS5863088A JP S5863088 A JPS5863088 A JP S5863088A JP 56162239 A JP56162239 A JP 56162239A JP 16223981 A JP16223981 A JP 16223981A JP S5863088 A JPS5863088 A JP S5863088A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/10—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors for preventing overspeed or under speed
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、太陽電池等の直流を源から給電されるホー
ルモータでもって駆動される揚水ポンプ系における高速
回転に対する保護装置に係わり、特に、電源リップルに
基づいてホールモータの回転数（ＲＰＭ ）を計測し、
特定の上限回転数に達したときには、該モータの回転を
停止させるようにした保論装置の構成上の改良に関する
ものでめる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a protection device against high-speed rotation in a water pump system driven by a Hall motor powered by a direct current source such as a solar cell, and more particularly, the present invention relates to a protection device against high-speed rotation in a pump system driven by a Hall motor powered by a direct current source such as a solar cell. Measure the rotational speed (RPM) of
The present invention relates to an improvement in the structure of a motor control device that stops the rotation of the motor when a specific upper limit rotational speed is reached.
いま、−例として、太陽電池からホールモータに給電す
る場合の動作特性曲線を例示すると第１図のグラフのよ
うになる。As an example, the operating characteristic curve when power is supplied from a solar cell to a Hall motor is as shown in the graph of FIG.
図中、曲線Ｐは太陽電池の出力特性、即ち、出力電流〜
出力市、圧曲線でうり、出力電流（負荷電流）が増大す
ると、一般的に、出力電圧は非直耐重に減少する傾向を
示す。そして、この曲耐Ｐが最大出力線胤と交叉する位
置ｐ２では、出力電流と出力電圧の積、即ち、出力電力
が最大となるものである。In the figure, the curve P indicates the output characteristics of the solar cell, that is, the output current ~
As the output current (load current) increases in the output voltage curve, the output voltage generally shows a tendency to decrease to a non-direct load capacity. At a position p2 where this bending resistance P intersects with the maximum output line, the product of the output current and the output voltage, that is, the output power becomes maximum.
一方、太陽電池に接続される負荷インピーダンスとして
のホールモータの負荷特性線を、上記太陽電池の動作特
性曲線Ｐに重畳させて描くと、同図中、線Ｌ！〜Ｌ６の
ようになる。かかる負荷特性＆ｌ Ｌｔ −ＬｓのＩ軸
に対する勾配はホールモータのインピーダンスを表わす
ものでりるところ、該インピーダンスはホールモータに
連結された揚水ボ／プ、即ち、機械的負荷の大小に支配
されて変化するものでめる。On the other hand, if the load characteristic line of the Hall motor as a load impedance connected to the solar cell is drawn superimposed on the operating characteristic curve P of the solar cell, the line L! ~ It will look like L6. The slope of this load characteristic &l Lt -Ls with respect to the I axis represents the impedance of the Hall motor, and the impedance is controlled by the pump connected to the Hall motor, that is, the magnitude of the mechanical load. Focus on things that change.
而して、太陽電池からホールモータに供給される電圧は
、機械的負荷に依存してその勾配が特定される負荷特性
線り、％Ｌ、の各々と、太陽電池の動作特性曲線Ｐとの
交点ｐｔ−ｐｓとして定まることとなるので、揚水ボ／
プ系の吐出導管中と、ホールモータのインピーダンスは
低下し、図中の１ｓＬｘのように、■軸に対して緩やか
な勾配を持つ負荷特性線となって、動作点ｐｌが特定さ
れ、ホールモータには、１２０Ｖの電圧が供給を閉じて
いくと、機械的負荷は減少していき、逆に１ホールモー
タのインピーダンスは鳩太し、負荷特性線の１軸に対す
る勾配が急峻化するので、負荷特性線は図中、Ｌｔ、Ｌ
ｓ、Ｌ４のようになり、これらの負荷特性線の各々に対
応して動作点Ｐ！％ ｐ３、ｐ４が特定され、更に、各
動作点に対応して、ホール％−ｐには、１３３Ｖ 、
１４０Ｖ 。Therefore, the voltage supplied from the solar cell to the Hall motor is determined by the relationship between each of the load characteristic line, %L, whose slope is specified depending on the mechanical load, and the operating characteristic curve P of the solar cell. Since the intersection point pt-ps is determined, the pumping point/
The impedance in the discharge conduit of the pump system and the Hall motor decreases, resulting in a load characteristic line with a gentle slope with respect to the ■ axis, as shown at 1sLx in the figure, and the operating point pl is specified, and the Hall motor When the 120V voltage supply is closed, the mechanical load decreases, and conversely, the impedance of the 1-hole motor becomes thicker, and the slope of the load characteristic line with respect to the 1st axis becomes steeper, so the load decreases. The characteristic lines are Lt, L in the figure.
s, L4, and the operating point P! corresponds to each of these load characteristic lines. % p3, p4 are specified, and further, corresponding to each operating point, the hole %-p has 133V,
140V.
１５０Ｖの電圧が供給されることとなる。A voltage of 150V will be supplied.
かかる供給電圧の変化に対応するホールモータの回転数
の変化を例示するグラフが第２図でるる。FIG. 2 is a graph illustrating changes in the rotational speed of the Hall motor corresponding to changes in the supply voltage.
同図から明らかなように、供給電圧が上昇すると、ホー
ルモータの回転数は、電圧〜回転数特性曲線Ｑに沿って
増大する。そして、上記動作例に従えば、動作点Ｐ１〜
ｐ４の各々に対応して、回転ａｎ１〜ｎ４が特定され、
これらの回転数におけるホールモータのインピーダンス
に依存して第１図中の負荷特性ＨＬ１〜Ｌ４の勾配が特
定されるわけである。As is clear from the figure, when the supply voltage increases, the rotation speed of the Hall motor increases along the voltage-speed characteristic curve Q. According to the above operation example, the operating point P1~
Rotations an1 to n4 are specified corresponding to each of p4,
The gradients of the load characteristics HL1 to L4 in FIG. 1 are determined depending on the impedance of the Hall motor at these rotational speeds.
しかるところ、自給水欠如等の偶発的な原因、るるいは
、据付は前の試し運転等の童図的な原因により、揚水ポ
ンプ系が気中運転されると、ホールモータのインピーダ
ンスは極めて大きな値となり、負荷特性線は第１図中＋
ｗＬｓのようになって、動作点はｐ５に移行し、ホール
モータには、１６０Ｖ以上もの高電圧が供給されること
となる。而して、このとき、ホールモータの回転数は第
２図ｎ５に示すように、大幅に上昇し、５０００ ＲＰ
Ｍ以上の大きな値に達するものである。However, when the water pump system is operated in the air due to accidental causes such as lack of self-supply water, lazy installation, or childish causes such as a trial run before the installation, the impedance of the Hall motor becomes extremely large. value, and the load characteristic line is + in Figure 1.
wLs, the operating point shifts to p5, and a high voltage of 160V or more is supplied to the Hall motor. At this time, the rotation speed of the Hall motor increases significantly to 5000 RP, as shown in Figure 2, n5.
It reaches a large value of M or more.
かくして、従前のこの棟の揚水ポンプ系では、気中運転
に際して、回転数が非常に大きな値にまで増大してしま
うので、揚水ポンプ系の＠封装置の機械的破損や、軸受
装置における摺動面の焼付等の損傷を伴う危険性が極め
て大でるるという欠点がめった。In this way, with the conventional lift pump system in this building, the rotational speed increases to a very large value when operating in air, resulting in mechanical damage to the sealing device of the lift pump system and sliding in the bearing device. The drawback is that there is an extremely high risk of damage such as burning of the surface.
しかも、最頻運転状態に対応する動作点、即ち、前記動
作例に従えば、動作点ｐ２を最大出力線孔と交叉させる
ことにより、電源エネルギーの有効利用を図る観点から
、動作特性曲線Ｐ上における全開〜全閉間の動作点移動
領域は設計上相当に制約され、而して、気中運転の動作
点ｐｓを動ｆ￥ｊ特性曲線Ｐ上で左上方へ移動させて選
定することにより、気中運転時の回転数をｓｏｏ。Furthermore, by making the operating point corresponding to the most frequent operating state, that is, according to the above operation example, the operating point p2 intersect with the maximum output line hole, the operating characteristic curve P is The operating point movement range between fully open and fully closed is considerably restricted by design, and by moving the operating point ps for air operation to the upper left on the dynamic f\j characteristic curve P, , the rotation speed during air operation is soo.
ＲＰＭ以下の小さな値に押えるように設計することは、
一般的に困難でめるので、上記欠点は深刻、 なもので
めった。Designing to keep it to a small value below RPM is
Since it is generally difficult to achieve, the above drawbacks are serious and rare.
この発明の目的は上記従来技術に基づく気中運転による
機器損傷の間粗点に鑑み、ホールモータの回転数（ＲＰ
Ｍ ）を電源リップルに基づいて針側し、該回転数が特
定の上限回転数に達したことを検出したときに、ホール
モータのホール索子駆動電流を遮断して、ホールモータ
の回転を停止させることによシ、軸封装置、軸受装置等
の機器の損傷を防止することができる優れた揚水ポンプ
系における保護装置を提供せんとするものである。The purpose of this invention is to solve the problem of damage to equipment due to air operation based on the above-mentioned prior art, and to
M) is adjusted to the needle side based on the power supply ripple, and when it is detected that the rotation speed has reached a specific upper limit rotation speed, the Hall motor drive current is cut off and the Hall motor rotation is stopped. It is an object of the present invention to provide an excellent protection device for a water pump system, which can prevent damage to equipment such as a shaft seal device and a bearing device.
上記目的に沿うこの発明の構成は、直流１淵、典型的に
は、太陽電池から給電されるホールモータと、該ホール
モータでもって駆動される揚水ポンプとを含む揚水ポン
プ系において、揚水ポンプ系の運転に際して、ホールモ
ータへの給電電流中に含まれていて、ホールモータの回
転数（ＲＰＭ ）に対応する周波数成分を有するリップ
ル電流をリップル検出部でもって検出し、検出されたリ
ップル電流の基本波成分を周波数〜電圧変換部でもって
、その周波数に対応するアナログ電圧、即ち、ホールモ
ータの回転数を衣わす回転数信号に変換して、これをコ
ンパレータに供給し、該コンパレータでもって、上記回
転数信号と予め設定された上限回転数に対応する参照電
圧との大小関係を比較し、回転数信号が参照電圧を越え
たときには、停止信号を工程記憶部に送って、これに、
停止工程を記憶させ、止工程を記憶し続け、その間、継
続的に停止工程信号をスイッチ部に供給し、該スイッチ
部でもって、ホール素子駆動電流の供給を断つことによ
り、ホールモータの回転を停止させるようにしたことを
特徴とするものである。The structure of the present invention in accordance with the above object is a pump system that includes a Hall motor that is powered by one DC current, typically a solar cell, and a pump driven by the Hall motor. During operation, a ripple current that is included in the power supply current to the Hall motor and has a frequency component corresponding to the rotation speed (RPM) of the Hall motor is detected by the ripple detection section, and the basics of the detected ripple current are detected. The frequency-to-voltage converter converts the wave component into an analog voltage corresponding to the frequency, that is, a rotational speed signal that determines the rotational speed of the Hall motor, and supplies this to a comparator. Compare the magnitude relationship between the rotation speed signal and a reference voltage corresponding to a preset upper limit rotation speed, and when the rotation speed signal exceeds the reference voltage, send a stop signal to the process storage section, and
The rotation of the Hall motor is stopped by memorizing the stop process, continuing to memorize the stop process, continuously supplying a stop process signal to the switch part, and cutting off the supply of the Hall element drive current with the switch part. This feature is characterized in that it is stopped.
第３図以下の図面に基づいて、この発明の実施例の構成
及び動作を説明すれは以下の通りである。The configuration and operation of the embodiment of the present invention will be explained below based on the drawings from FIG. 3 onwards.
第３図はこの発明の実施例の構成を示す回路図でめり、
ホールモータ（固定子部）１と、リップル検出部２と、
周波数〜電圧変換部３と、コンパレータ４と、工程記憶
部５と、スイッチ部６と、太陽電池等から成る山流電曽
Ｔとを含んでいる。FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of this invention.
Hall motor (stator part) 1, ripple detection part 2,
It includes a frequency-to-voltage conversion section 3, a comparator 4, a process storage section 5, a switch section 6, and a solar cell T consisting of a solar cell or the like.
そして、ホールモータ（固定子部〕 １は、第一〜第四
の固定子部＃１ａ〜１ｄのそれぞれに直列接続された第
一〜第ｉのトランジスタスイッチ１ｅ〜１ｈと、二つの
ホール起電圧出力端子が第一、第二のトランジスタスイ
ッチ１ｅ、 １ｆのベースにそれぞれ接続された第一の
ホール素子１１と、同様に、二つのホール起電圧出力端
子が第三、第四のトランジスタスイッチ１ｇ、 １ｈの
ベースにそれぞれ接続された第二のホール素子１ｊとか
らＲす、第一、第二のホール素子１ｉ、１ｊの一つの電
流供給端子は電流制限用の抵抗器１に、１１を通じてそ
れぞれ接地される。尚、抵抗器１ｍＩ／ｉシー〜第四の
トランジスタスイッチ１０〜１ｈが飽和状態となるよう
に、その動作電流を調誉するためのものでめる。The Hall motor (stator part) 1 includes first to i-th transistor switches 1e to 1h connected in series to the first to fourth stator parts #1a to 1d, respectively, and two Hall electromotive voltages. A first Hall element 11 whose output terminal is connected to the bases of the first and second transistor switches 1e and 1f, respectively, and similarly, two Hall electromotive force output terminals are connected to the third and fourth transistor switches 1g, One current supply terminal of the first and second Hall elements 1i and 1j is connected to the current limiting resistor 1 and grounded through 11, respectively. Note that a resistor 1mI/i is used to adjust the operating current of the fourth transistor switches 10 to 1h so that they are in a saturated state.
リップル検出部２は、直流重湯７からホールモータ（固
定子部）１に延びる給電ｉＥｌに挿入されたリップル検
出用抵抗器２ａと、一つの入力端子が該抵抗器２ａの一
端に接続され、もう一つの入力端子が結合コンデンサ２
ｂを通じて該抵抗器１ｂの他端に接続された交流増幅器
２Ｃとから成る。The ripple detection section 2 includes a ripple detection resistor 2a inserted in the power supply iEl extending from the DC heavy hot water 7 to the Hall motor (stator section) 1, one input terminal is connected to one end of the resistor 2a, and the other is connected to one end of the resistor 2a. One input terminal is a coupling capacitor 2
and an AC amplifier 2C connected to the other end of the resistor 1b through the resistor 1b.
周波数〜電圧変換部３は、シエミット回路等の波形整形
回ｗ！ｒ３ｇと、それに後続する単安定マルチバイブレ
ータ３ｂ、積分回路３Ｃとから成シ、波形整形回路３ａ
の入力端子は交流増幅器２ｃの出力端子に接続される。The frequency-voltage converter 3 is a waveform shaping circuit such as a Siemi circuit. Consisting of r3g, a monostable multivibrator 3b following it, and an integrating circuit 3C, a waveform shaping circuit 3a
The input terminal of is connected to the output terminal of AC amplifier 2c.
コンパレータ４の反転入力端子は積分回路３ｃの出力端
子に接続され、その非反転入力端子は給電線Ｅｌと接地
間に直列接続されてブリーダを形成する抵抗器４ａとツ
ェナーダイオード４ｂの接続点に接続される。The inverting input terminal of the comparator 4 is connected to the output terminal of the integrating circuit 3c, and its non-inverting input terminal is connected to the connection point between the resistor 4a and the Zener diode 4b, which are connected in series between the feed line El and the ground to form a bleeder. be done.
工程記憶部５は、フリップフロップ５ａかうｅシ、その
セット端子はコンパレータ４の出力端子に接続され、そ
のリセット端子は抵抗器５ａを通じて電源線Ｅ’ｌに接
続されたリセットスイッチ５ｂに接続される。尚、抵抗
器５ｃ、 ５ｄはフリップフロップ５ａの負荷抵抗器で
りる。The process storage unit 5 includes a flip-flop 5a, the set terminal of which is connected to the output terminal of the comparator 4, and the reset terminal of which is connected to a reset switch 5b connected to the power line E'l through a resistor 5a. . Note that the resistors 5c and 5d are load resistors for the flip-flop 5a.
スイッチ部６は、 ＰＮＰ接合のトランジスタスイッチ
６ａからｒｙｂ、そのベースは電流制限用の抵抗器６ｂ
を通じてフリップフロップ５ａの正相出力端子Ｘに接続
され、そのエミッタは給電線Ｅｌに接続され、更に、そ
のコレクタは前記第一、第二のホール素子１ｉ、 １ｊ
のもう一つの電流供給端子に接続される。The switch section 6 includes PNP junction transistor switches 6a to ryb, the base of which is a current limiting resistor 6b.
It is connected to the positive phase output terminal X of the flip-flop 5a through the gate, its emitter is connected to the power supply line El, and its collector is connected to the first and second Hall elements 1i, 1j.
is connected to the other current supply terminal.
第４図はホールモータＭの概略構成を示す説明図であシ
、相対向する位置にＮ極とＳ極を有する回転子１ｎは、
その外周が９０間隔で対向配置されて固定子を形成する
第一〜第四の磁極１０〜１ｒでもって囲まれており、各
磁極には、第１図中１ａ〜１ｄで示される第一〜第四の
固定子巻線が捲回される。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the schematic configuration of the Hall motor M, and the rotor 1n, which has N and S poles at opposing positions,
Its outer periphery is surrounded by first to fourth magnetic poles 10 to 1r that are arranged oppositely at 90 intervals to form a stator, and each magnetic pole has first to fourth magnetic poles 10 to 1r shown as 1a to 1d in FIG. A fourth stator winding is wound.
詳しくは、第一の磁極１１には、第一の巻＃Ｍ１ ａが
、第二の磁極１ｐには、第三の巻線１Ｃが、第三の磁極
１ｑには、第二の巻線１ｂが、そして、第四の磁極１ｒ
Ｋは、第四の巻１ｊ！１ｄがそれぞれ捲回されている。Specifically, the first magnetic pole 11 has the first winding #M1a, the second magnetic pole 1p has the third winding 1C, and the third magnetic pole 1q has the second winding 1b. But, the fourth magnetic pole 1r
K is the fourth volume 1j! 1d are each wound.
更に、回転子１ｎの軸方向一端面には、９０°の間隔を
置いて、第１図中１ｉ、ｌｊで示される第一、第二のホ
ール素子がそれぞれ固定的に配設される。Furthermore, first and second Hall elements indicated by 1i and lj in FIG. 1 are fixedly disposed on one end surface of the rotor 1n in the axial direction at an interval of 90 degrees.
第５図は第一〜第四の固定子巻線を通過する電流（Ａ）
〜（Ｄ）と、給電線Ｅｌを通過するリップル電流（Ｅ）
と、回転子の状態及びホール起電圧の状態（ド）との相
互関係を表わすタイムチャートである。Figure 5 shows the current (A) passing through the first to fourth stator windings.
~(D) and the ripple current (E) passing through the feeder line El
2 is a time chart showing the interrelationship between the state of the rotor and the state of the Hall electromotive force (do).
上記構成において、先ず、ホールモータＭのルミ流を生
起する動作を説明すれば以下の通りでめる。In the above configuration, first, the operation of the Hall motor M to generate the Lumi flow will be explained as follows.
いオ、ホールモータＭの回転子１ｎが第５ 図１（Ｆ）
■に示す位置を占めるときは、第一のホール素子１１が
回転子１ｎのＮ極で形成される磁界に感応してホール起
電圧を出力し、第３図における第一のトランジスタスイ
ッチ１ｅをオンにし、第５図（Ａ） Ｉに示すように、
第一の巻線１ａに電流Ｉ＋を通じて、第一の磁極１ＴＪ
をＳｅ！に励磁する。The rotor 1n of the Hall motor M is shown in Fig. 1 (F).
When occupying the position shown in (3), the first Hall element 11 outputs a Hall electromotive force in response to the magnetic field formed by the N pole of the rotor 1n, and turns on the first transistor switch 1e in FIG. As shown in Figure 5 (A) I,
A current I+ is passed through the first winding 1a, and the first magnetic pole 1TJ
Se! Excite to.
而して、第４図における回転子１ｎのＮ極が第一の磁極
１ｒＪに吸引されて、回転子１ｎは同図上時計方向に９
０°回転し、第５図（Ｆ） ＩＩの状態に至る。Thus, the N pole of the rotor 1n in FIG. 4 is attracted to the first magnetic pole 1rJ, and the rotor 1n moves 9 clockwise in the figure.
It rotates by 0° and reaches the state shown in FIG. 5(F) II.
この状態では、第二のホール素子１ｊが前記同様にホー
ル起電圧を出力し、第３図における第三のトランジスタ
スイッチ１ｇをオンにし、第５図（Ｂ）Ｈに示すように
、第三の巻線１Ｃに電流Ｉ３を１．１１・
通じて、第４図における第２の磁ｉ、１ｐｆｔＳ極に励
磁し、回転子１ｎを更に９０°回転させて、第５図（Ｆ
） Ｉｌｌの状態に至らせる。In this state, the second Hall element 1j outputs the Hall electromotive voltage in the same manner as described above, turns on the third transistor switch 1g in FIG. 3, and as shown in FIG. 5(B)H, the third transistor switch 1g is turned on. A current I3 of 1.11 mm is passed through the winding 1C to excite the second magnet i, 1 pft S pole in FIG.
) to reach the state of Ill.
そして、今度は、回転子１ｎのＳ極の接近により、第一
、第二のホール素子１ｉ、 １ｊがＳ極の磁極で形成さ
れる磁界に感応して、上記動作の場合とは逆極性のホー
ル起電圧を順次に出力して、トランジスタスイッチＩｆ
、 １ｈを順次にオンにし、第二、第四の巻線１ｂ、
１ｄに対して、第５図（Ｃ）Ｉｎ。Then, due to the approach of the S pole of the rotor 1n, the first and second Hall elements 1i and 1j respond to the magnetic field formed by the S pole, and perform operations of opposite polarity to those in the above operation. By sequentially outputting the Hall voltage, the transistor switch If
, 1h are turned on sequentially, and the second and fourth windings 1b,
1d, FIG. 5(C) In.
同図（Ｄ）ＩＶに示すタイミングに従って、電流Ｉ、、
Ｉ４を通じて、第４図における第三、第四の＠極１ｑ、
１ｒを順次にＳ極に励磁することにより、回転子１ｎ
を更に時計方向に回転させて、第５図（Ｆ）■〜Ｉに示
す状態に至らせる。According to the timing shown in (D) IV in the same figure, the current I,...
Through I4, the third and fourth @ poles 1q in Figure 4,
By sequentially exciting the rotor 1r to the S pole, the rotor 1n
is further rotated clockwise to reach the states shown in FIG. 5(F) 1 to 1.
以下、上記動作が連続的に行われて、ホールモータＭが
回転し、図示されない揚水ポンプを駆動するものでりる
。Thereafter, the above operations are performed continuously, and the Hall motor M rotates to drive a water pump (not shown).
しかるところ、かかるホールモータＭに関しては、ホー
ル素子１ｉ、 １ｊの配設に際して、効率向上の観点か
ら、各巻線に対する通電角度をなるべく大きくするよう
に配慮されているので、第５図中ハツチングで示すよう
に、各巻線を順次に辿逼する電流１ｌ−Ｉｎには、重な
り部分か存在するものである。However, with regard to such a Hall motor M, when arranging the Hall elements 1i and 1j, consideration has been given to increasing the current conduction angle to each winding as much as possible from the viewpoint of improving efficiency. Thus, there is an overlapping portion in the current 1l-In that sequentially passes through each winding.
よ抄詳しく説明すれば、電流１１が完全に遮断される以
前に電流Ｉ３が流れ出して重な９部分を生じ、以下同様
に、電流■３とＩ２、電流■２と工、との間に重なり部
分を生ずる。To explain in detail, the current I3 begins to flow before the current 11 is completely cut off, creating 9 overlapping parts, and in the same way, there are overlaps between the currents 3 and I2, and between the currents 2 and 4. give rise to parts.
而して、上ｎｅ電流の重なり部分では、給電線Ｅｌを通
過する電流Ｉは第５図（Ｅ）に示すように、瞬時的に増
大するので、給電電流中にリップル電流が生起される。In the overlapping portion of the upper ne currents, the current I passing through the power supply line El increases instantaneously as shown in FIG. 5(E), so that a ripple current is generated in the power supply current.
そして、かかるリップル電流は、電流工１、工３、Ｉ２
、Ｉ４が順次に切換わるたびに生起されるものでめるの
で、その基本波成分の周波数はホールモータＭの回転数
（ＲＰＭ ）Ｋ対応して定まるものでるる。And, such ripple currents are currents 1, 3, I2
, I4 are sequentially switched, so the frequency of the fundamental wave component is determined corresponding to the rotational speed (RPM) K of the Hall motor M.
続いて、かかるリップル電流の周波数を検出して、ホー
ル素子駆動電流を遮断する動作を第１図及び第６図に基
づいて説明すれば以下の通りでめる。Next, the operation of detecting the frequency of the ripple current and cutting off the Hall element drive current will be described as follows based on FIGS. 1 and 6.
第６図はリップル検出部２、周波数〜電圧変換部３にお
ける要部の波形を示す波形図でりる。FIG. 6 is a waveform diagram showing waveforms of important parts in the ripple detection section 2 and the frequency-to-voltage conversion section 3.
第５図（ト））に示すようなリップル電流がリップル検
出用抵抗器２ａを通過すると、電圧降下により、該抵抗
器２ａの両端には、第６図（Ｇ）に示すように、リップ
ル電流と相似のリップル電圧が生起する。When a ripple current as shown in FIG. 5(G) passes through the ripple detection resistor 2a, due to the voltage drop, a ripple current appears at both ends of the resistor 2a as shown in FIG. 6(G). A ripple voltage similar to that occurs.
交流増幅器２ｃは、かかるリップ・ルミ圧の変化部分（
交流成分）のみを結合コンデンサ２ｂでもって抽出して
、これを信号処理に適したレベルまで増幅して、波形整
形回路３ａに供給する。シュミット回路等から成る波形
整形回路３ａＦｉ、増幅されたリップル電圧を特定のス
レショルドレベルを思案点として、ｒＩＪ、ｒＯＪの２
位負に弁別することにより、第６図ａ−１）に示すよう
に、リップル電圧の変化部分に同期するトリガパルスを
生成する。The AC amplifier 2c detects the changing portion of the lip-lumi pressure (
Only the AC component) is extracted by the coupling capacitor 2b, amplified to a level suitable for signal processing, and supplied to the waveform shaping circuit 3a. A waveform shaping circuit 3aFi consisting of a Schmitt circuit, etc., converts the amplified ripple voltage into rIJ and rOJ by considering a specific threshold level.
By discriminating between the positive and negative positions, a trigger pulse is generated that is synchronized with the changing portion of the ripple voltage, as shown in FIG. 6a-1).
後続する単安定マルチパイプレーク３ｂは、上記トリガ
パルスを受けて、予め設定された特定の準安定時間τだ
け準安定状態「１」に移行してから安定状態「０」に復
帰し、第６図（Ｉ）に示すように、リップル電圧の変化
部分に同期するパルス列を生成する。積分回路３Ｃは、
かかるパルス列を積分して、第６図（Ｊ） ａに示すよ
うに、パルスが「１」である期間では、特定の勾配で積
分電圧を上昇させて、同図すに示すように、パルスの後
縁にて最大値に到達させ、続いて、パルスが「０」でめ
る期間では、同図Ｃに示すように、特定の勾配で積分電
圧を低下させて、同図ｄに示すように、パルスの前縁に
て最小値に到達させる。The subsequent monostable multipipe lake 3b receives the trigger pulse, shifts to the metastable state "1" for a preset specific metastable time τ, returns to the stable state "0", and returns to the stable state "0". As shown in Figure (I), a pulse train is generated that is synchronized with the changing portion of the ripple voltage. Integrating circuit 3C is
By integrating this pulse train, as shown in FIG. 6(J) a, during the period when the pulse is "1", the integrated voltage is increased at a specific slope, and as shown in FIG. The maximum value is reached at the trailing edge, and then, during the period when the pulse is "0", the integrated voltage is lowered with a specific slope as shown in C of the same figure, and as shown in D of the same figure. , the minimum value is reached at the leading edge of the pulse.
そして、ホールモータＭの回転数に応じてリップル電圧
の変化部分の周期、換言すれば、リップル電圧（電流）
の基本波成分の周波数が変化すると、これに同期して上
記パルス列の周期も変化し、例えば、基本波成分の周波
数が上昇すると、第６図（Ｋ）に示すように、パルス列
の周期が短縮し、而して、パルスが「１」でめる期間が
単安定マルチバイブレータ３ｂの準安定時間τとして不
動の値に特定されているので、パルス：１．。Then, the period of the changing part of the ripple voltage according to the rotation speed of the Hall motor M, in other words, the ripple voltage (current)
When the frequency of the fundamental wave component changes, the period of the pulse train changes in synchronization with this. For example, when the frequency of the fundamental wave component increases, the period of the pulse train shortens as shown in FIG. 6(K). However, since the period in which the pulse is "1" is specified as a fixed value as the metastable time τ of the monostable multivibrator 3b, the pulse: 1. .
がｒＯＪでめる期間が短縮する。The period required for rOJ is shortened.
したがりて、第６図（Ｋ）ｃ’に示すように、パルスが
「Ｏ」である期間中に特定の勾配で低下する積分電圧の
低下幅が減少し、同図ｄ′に示すように、パルスの前縁
における最小値が上昇し、而して、第６図（Ｋ）ａに示
すように、かかる最小値から不動の期間τの間、特定の
勾配で上昇して、同図ｂ’に示すように、パルスの後縁
にて到達する最大値は、第６図（Ｊ） ｂに示す最大値
に比べて上昇するものでりる。Therefore, as shown in Fig. 6(K)c', the width of the decline in the integrated voltage that decreases at a certain slope during the period when the pulse is "O" decreases, and as shown in Fig. 6(K)c', , the minimum value at the leading edge of the pulse rises, and then rises with a certain slope during the period of immobility τ from such minimum value, as shown in FIG. As shown in Figure 6(J), the maximum value reached at the trailing edge of the pulse is increased compared to the maximum value shown in Figure 6(J)b.
かくして、積分回路３Ｃから出力される積分電圧の最大
値す、ｂ’はリップル電圧（を流）の基本波成分の周波
数、即ち、ホールモータＭの回転数に対応して定着るも
のであり、かかる積分電圧（最大値）は回転数信号とし
てコンノくレータ４の反転入力端子に供給される。Thus, the maximum value of the integrated voltage output from the integrating circuit 3C, b', is fixed corresponding to the frequency of the fundamental wave component of the ripple voltage (flow), that is, the rotation speed of the Hall motor M. This integrated voltage (maximum value) is supplied to the inverting input terminal of the converter 4 as a rotational speed signal.
一方、コンパレータ４の非反転入力端子には、ホールモ
ータＭが予め設定された上限回転数に到達したときにお
ける上記回転数信号の値に等しくなるように、ツェナー
ダイオード４ｂでもって設定された特定の参照電圧が供
給されているので、コンパレータ４は、前記回転数信号
と上記参照電圧との大小関係を比較し、回転数信号が参
照電圧より小さいとき、即ち、ホールモータＭが上限回
転数以下の回転数で運転されているときには、「１」を
出力し、回転数信号が参照電圧に到達したとき、即ち、
ホールモータＭの回転数が上限回転数に到達したときに
は、「Ｏ」を出力する。On the other hand, the non-inverting input terminal of the comparator 4 is connected to a specific value set by a Zener diode 4b so as to be equal to the value of the rotation speed signal when the Hall motor M reaches a preset upper limit rotation speed. Since the reference voltage is supplied, the comparator 4 compares the magnitude relationship between the rotation speed signal and the reference voltage, and when the rotation speed signal is smaller than the reference voltage, that is, the Hall motor M is below the upper limit rotation speed. When operating at the rotation speed, it outputs "1", and when the rotation speed signal reaches the reference voltage, that is,
When the rotation speed of the Hall motor M reaches the upper limit rotation speed, "O" is output.
かかる上限回転数は、第１図、第２図を参照して説明し
た動作例に従えば、動作特性曲線Ｐ±の動作点ｐ、に対
応する電圧〜回転数曲ＭＱ上の回転数ｎ８に示すように
、パルプ全閉状態における動作点ｐ４と気中運転におけ
る動作点ｐ５との間の動作佃域に対応する特定の回転数
として設定されるべきものである。尚、第１図中ａＬ８
は動作点ｐ、における負荷特性線である。According to the operation example explained with reference to FIGS. 1 and 2, this upper limit rotation speed is determined by the voltage corresponding to the operating point p of the operating characteristic curve P± to the rotation speed n8 on the rotation speed curve MQ. As shown, the rotation speed should be set as a specific rotational speed corresponding to the operating range between the operating point p4 in the fully closed state of the pulp and the operating point p5 in the air operation. In addition, aL8 in Figure 1
is the load characteristic line at the operating point p.
さて、第３図にもどって前記コンパレータ４の出力信号
の「１」から「０」への反転は、停止信号としてフリッ
プフロップ５ａのセット端子に供給されるので、該フリ
ップフロップ５ａは「１」にセットされ、停止工程を記
憶する。而して、クリップフロップ５ａはリセットされ
るまで継続的に停止工程信号としての「１」を出方し、
その正相出力端子Ｘの電位が直流電源Ｔがらｔ ＠ ＃
Ｅ’１を辿じて直接的に供給される電源電圧に等しくな
るので、該正相出方端子Ｘに接続されたトランジスタス
イッチ６ａのペースの電位はリップル検出用抵抗器２ａ
を通じて直流電源１に接続さｔているエミッタの電位よ
りも僅かに高くなり、該トランジスタスイッチ６＆をオ
フ状態に保つ。Now, returning to FIG. 3, the inversion of the output signal of the comparator 4 from "1" to "0" is supplied as a stop signal to the set terminal of the flip-flop 5a, so the flip-flop 5a outputs "1". is set to memorize the stop process. Thus, the clip-flop 5a continuously outputs "1" as a stop process signal until it is reset,
The potential of the positive phase output terminal X is from the DC power supply T @ #
E'1 becomes equal to the directly supplied power supply voltage, so the potential of the pace of the transistor switch 6a connected to the positive phase output terminal
is slightly higher than the potential of the emitter connected to the DC power supply 1 through the transistor switch 6&, keeping the transistor switch 6& in the off state.
この状態では、給電線Ｅｌを通じての、第一、第二のホ
ール素子１ｉ、１ｊに対するホール素子駆動電流の供給
が断たれるので、回転子１ｎの位置に係わシなく、該ホ
ール素子１ｉ、 １ｊはホール起電圧を出力することが
なく、而して、第一〜第四のトランジスタスイッチ１０
〜１ｈはすべてオフとなり、ホールモータＭは停止する
。In this state, the supply of the Hall element driving current to the first and second Hall elements 1i and 1j through the power supply line El is cut off, so that the Hall elements 1i and 1j are 1j does not output a Hall electromotive force, and therefore the first to fourth transistor switches 10
~1h, everything is turned off and the Hall motor M stops.
復旧操作に際しては、リセットスイッチ５ｂを閉成して
、フリップフロップ５ａをリセットすると、該フリ・プ
フ・・プ５ａの正相゛出力端子Ｘの電位が接地電位とな
り、抵抗器６ｂを通じてトランジスタスイッチ６ａにペ
ース電流が供給されるので、該スイッチ６ａはオン状伸
となる。In the recovery operation, when the reset switch 5b is closed and the flip-flop 5a is reset, the potential of the positive-phase output terminal X of the flip-flop 5a becomes the ground potential, and the potential of the positive-phase output terminal Since the pace current is supplied to the switch 6a, the switch 6a is turned on.
而して、第一、第二のホール素子１ｉ、１ｊＫｔｔｉ、
オン状態のトランジスタスイッチ６ａ、抵抗器１ｋ。Therefore, the first and second Hall elements 1i, 1jKtti,
Transistor switch 6a and resistor 1k in on state.
１１を通じてホール素子駆動電流が供給されるので、該
ホール素子Ｉｔ、 １ｊは回転子１ｎが形成する磁界に
感応して、ホール起電圧を出力し、第４図、第５図を参
照しつつ説明したホールモータＭの回転動作が実現され
るものである。Since the Hall element driving current is supplied through 11, the Hall elements It, 1j output a Hall electromotive force in response to the magnetic field formed by the rotor 1n. The rotational operation of the Hall motor M is realized.
尚、上記実施例の構成において、フリップフロップ５ａ
で駆動される警報表示回路を付設して、工程記憶部５が
停止工程を記憶していることを目視可能に表示すること
により操作上の便宜を図ることは随意である。Incidentally, in the configuration of the above embodiment, the flip-flop 5a
It is optional to provide an alarm display circuit driven by , to visually display that the process storage section 5 has stored the stopped process, thereby improving operational convenience.
以上のように、この発明は揚水ポンプの運転に際して、
診ポンプを駆動するためのホールモータＭへの給電ｊｌ
ｉＥｌ中に生起され、該モータの回転数に対応する周波
数成分を含有するリップル電流に基づいて、該゛モータ
の回転数を計測し、該回転数が予め設定された上限回転
数に到達したときに、該モータを停止させるように構成
されているので、この発明によれば、負荷電流の増大に
伴って出力電圧が低下するような動作特性曲−Ｐｆ有す
る直流電源Ｔ１典型的には、太陽電池を用いて、しかも
、揚水ポンプ系の最頻運転状態における負荷特性線Ｌ２
が、上記電源の動作特性曲線Ｐと交叉して定まる動作点
ｐ！を最大出力１乱と交叉する位置に選定するような場
合であっても、気中運転に際して、回転数が予め設定さ
れた上限回転数以上に上昇することを防ぐことができ、
而して、揚水ポンプ系の軸封装置の機械的破損や軸受装
置の焼付を完全に防止できるという優れた効果がある。As described above, this invention provides the following advantages when operating a water pump:
Power supply to the Hall motor M for driving the diagnostic pump
The rotation speed of the motor is measured based on the ripple current generated during iEl and contains a frequency component corresponding to the rotation speed of the motor, and when the rotation speed reaches a preset upper limit rotation speed. According to the present invention, the DC power supply T1 typically has an operating characteristic curve -Pf such that the output voltage decreases as the load current increases. Load characteristic line L2 using a battery and in the most frequent operating state of the pump system
The operating point p! is determined by intersecting the operating characteristic curve P of the power supply. Even if the rotation speed is selected at a position that intersects with the maximum output 1 disturbance, it is possible to prevent the rotation speed from rising above the preset upper limit rotation speed during air operation.
This has the excellent effect of completely preventing mechanical damage to the shaft sealing device of the water pump system and seizure of the bearing device.
更に、この発明は、ホールモータＭの回転に際して、付
随的な作用として給電線Ｅｌ中に生起するリップルを流
を有効に利用して、ホールモータＭの回転数を計測する
ように構成されているので、ホールモータＭの回転数を
検出するためのセンサを機構的に付設する必要がなく、
回転数の計測に関しては、給電ｉＥｌ中に挿入されたリ
ップル検出用抵抗器２ａの両端電位の変化を信号処理す
れば足シ、而して、構成がＷ１５濠で、コンパクトに実
現できるという効果もある。Further, the present invention is configured to measure the rotational speed of the Hall motor M by effectively utilizing ripples generated in the power supply line El as an incidental effect when the Hall motor M rotates. Therefore, there is no need to mechanically attach a sensor to detect the rotation speed of the Hall motor M.
Regarding the measurement of the rotation speed, it is possible to perform signal processing by signal processing the change in the potential at both ends of the ripple detection resistor 2a inserted in the power supply iEl.Therefore, the configuration is W15 moat, which has the effect of being compact. be.
その上、この発明は、ホールモータＭの回転数が上限回
転数に到達したときは、該モータのホール素子に対する
ホール素子駆動電流を遮断することによシ、回転を停止
させるように構成されているので、給電！、流全全体遮
断するための、大容量のスイッチ素子を付設する必要が
なく、僅かなホール素子駆動電流を遮断するための小容
量のスイッチ素子を付設すれば足シ、而して、コスト逓
減が図れるにもかかわらず、ホール素子駆動電流を遮断
することにょシ、すべての固定子巻線を通過する電流を
も遮断することができるので、省電力性を少しも損わな
いという効果吃ある。Furthermore, the present invention is configured to stop the rotation by cutting off the Hall element drive current to the Hall element of the motor when the rotation speed of the Hall motor M reaches the upper limit rotation speed. There is, so power is supplied! There is no need to install a large-capacity switch element to cut off the entire current, and it is possible to install a small-capacity switch element to cut off a small amount of Hall element drive current, thus reducing costs. However, in addition to cutting off the Hall element drive current, it also cuts off the current passing through all the stator windings, so it has the effect of not sacrificing power saving in the slightest. .
第１図は太陽電池からホールモータに給電する場合の動
作特性曲線のグラフ、第２図はホールモータの供給電圧
〜回転数の関係を例示するグラフ、第３図以下はこの発
明の実施例に関するものであり、第３図はその構成を示
す回路図、卯４図はホールモータＭの概略構成を示す説
明図、第５図はホールモータＭの固定子巻線を通過する
電流と、給電線を通過するリップル電流と、ホール起電
圧の状態との相互関係を示すタイムチャート、第６図は
リップル検出部２、周波数〜電圧変換部３０喪部波形を
示す波形図である。
Ｍ・・・・・・ホールモータ １・・・・・・固定子
部２・・・・・・リップル検出部
３・・・・・・周波数〜電圧変換部Fig. 1 is a graph of an operating characteristic curve when power is supplied from a solar cell to a Hall motor, Fig. 2 is a graph illustrating the relationship between supply voltage and rotation speed of a Hall motor, and Fig. 3 and the following are related to embodiments of the present invention. Figure 3 is a circuit diagram showing its configuration, Figure 4 is an explanatory diagram showing the schematic configuration of Hall motor M, and Figure 5 shows the current passing through the stator winding of Hall motor M and the feeder line. FIG. 6 is a time chart showing the interrelationship between the ripple current passing through and the state of the Hall electromotive force. FIG. M... Hall motor 1... Stator section 2... Ripple detection section 3... Frequency to voltage conversion section
Claims (1)
、該ホールモータでもって駆動される揚水ポンプとを含
む揚水ポンプ系において、直流型０Ｔからホールモータ
Ｍに対して供給される給知鴇流に含有されていて、ホー
ルモータＭの回転数に対応する周波数成分−を有するリ
ップル笥１流を検出するリップル検出手段２と、上目５
１Ｊップル検出手股でもって検出されたリップル電流を
、その基本波成分の周波数に対応するアナログ電圧に変
換して、回転数信号として出力する周波数〜電圧変換手
段３と、上記回転数信号と予め設定された上限回転数に
対応する参照電圧との大小関係を比較して回転数信号か
診照′亀圧を越えたときに、停止信号を出力するコンパ
レータ４と、上記停止信号に応答して、停止工程を記憶
し、停止工程信号を継続的に出力する工程記憶手段５と
、上記停止工程信号に応答して、前記ホールモータのホ
ール素子駆動電流を遮断するスイッチ手段６とを付設し
て成る揚水ポンプ系における保護装置。In a pumping pump system including a Yamaryu Kangen T, a Hall motor M supplied with power from the power supply, and a pump driven by the Hall motor, the power supplied from the DC type 0T to the Hall motor M is ripple detection means 2 for detecting a ripple current that is contained in the current and has a frequency component corresponding to the rotational speed of the hall motor M;
1J pull detection A frequency-to-voltage conversion means 3 converts the ripple current detected by the hand into an analog voltage corresponding to the frequency of its fundamental wave component and outputs it as a rotational speed signal; A comparator 4 compares the magnitude relationship with a reference voltage corresponding to the set upper limit rotation speed and outputs a stop signal when the rotation speed signal exceeds the reference voltage; , a process storage means 5 for storing the stop process and continuously outputting a stop process signal, and a switch means 6 for cutting off the Hall element driving current of the Hall motor in response to the stop process signal. A protection device for a water pump system consisting of:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56162239A JPS5863088A (en) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Protecting device in storage pump system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56162239A JPS5863088A (en) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Protecting device in storage pump system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5863088A true JPS5863088A (en) | 1983-04-14 |
Family
ID=15750622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56162239A Pending JPS5863088A (en) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Protecting device in storage pump system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5863088A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4814674A (en) * | 1986-03-26 | 1989-03-21 | Sgs Halbleiter-Bauelemente Gmbh | Control circuit for a brushless DC motor |
| US8753095B2 (en) | 2005-04-29 | 2014-06-17 | Edwards Limited | Pumping system and method of operation |
| US9062684B2 (en) | 2005-02-02 | 2015-06-23 | Edwards Limited | Method of operating a pumping system |
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| JPS5361034A (en) * | 1976-11-12 | 1978-06-01 | Hitachi Ltd | Air conditioner protective system |
| JPS5478418A (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-22 | Onkyo Kk | Speed control device for brushless motor |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP56162239A patent/JPS5863088A/en active Pending
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