WO2015140929A1 - 機械装置 - Google Patents

機械装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015140929A1
WO2015140929A1 PCT/JP2014/057371 JP2014057371W WO2015140929A1 WO 2015140929 A1 WO2015140929 A1 WO 2015140929A1 JP 2014057371 W JP2014057371 W JP 2014057371W WO 2015140929 A1 WO2015140929 A1 WO 2015140929A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
induction motor
diameter
rotational speed
increase
efficiency
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/057371
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
信一 山口
興起 仲
拓郎 磯谷
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2014536039A priority Critical patent/JP5677644B1/ja
Priority to KR1020157000937A priority patent/KR101732826B1/ko
Priority to PCT/JP2014/057371 priority patent/WO2015140929A1/ja
Priority to US14/397,600 priority patent/US9935523B2/en
Priority to CN201480001867.7A priority patent/CN105122605B/zh
Priority to DE112014000137.6T priority patent/DE112014000137T5/de
Priority to TW103124366A priority patent/TWI525967B/zh
Publication of WO2015140929A1 publication Critical patent/WO2015140929A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/1004—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with pulleys
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/32—Structural association of asynchronous induction motors with auxiliary mechanical devices, e.g. with clutches or brakes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical device.
  • induction motors are used in various mechanical devices such as pumps, blowers, and compressors in order to reduce and reduce energy consumption.
  • Development of computerization and control methods for mechanical devices is in progress.
  • Patent Document 1 in the maximum steady rotational speed range, by performing control that alternately and repeatedly performs acceleration rotation that is accelerated and rotated by an electric motor and inertia rotation that is turned off by inertia by turning off the electric current of the electric motor, A technique is disclosed in which the rotation of the mechanical device is kept in the maximum steady rotation speed range, and at this time, the motor is turned off and the motor is turned off at the time of inertia rotation to turn off the electric power to reduce power consumption.
  • the above conventional technique cannot be applied to a mechanical device using an electric motor that rotates at a rated speed. Further, when a high efficiency induction motor is applied to a mechanical device, the rotation speed of the high efficiency induction motor tends to be faster than a conventional induction motor at the same output. Therefore, as the rotational speed of the electric motor increases, the mechanical output of the pump device itself also increases, and there is a problem that power consumption cannot be sufficiently reduced due to the increase in output.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a mechanical device to which a high-efficiency induction motor capable of sufficiently reducing power consumption is applied.
  • the present invention provides an induction motor that rotates a small-diameter pulley (or small-diameter gear) and a large-diameter pulley that is driven by the rotational motion of the small-diameter pulley (or small-diameter gear).
  • An apparatus including a rotation mechanism connected to each other, wherein an increase in rotational speed caused by using the induction motor as a high-efficiency induction motor is greater than the diameter of the small-diameter pulley (or small-diameter gear).
  • the reduction ratio which is the ratio of the diameter of the large-diameter pulley (or large-diameter gear)
  • the induction motor is made a high-efficiency induction motor.
  • An increase in the rotation speed of the large-diameter pulley (or large-diameter gear) due to the increase in the rotation speed is suppressed.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an appearance of a mechanical device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a belt and a pulley in the mechanical device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a loss comparison between a general conventional induction motor (standard motor) and a high-efficiency induction motor (high-efficiency motor) in the mechanical device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the rotation speed and torque of the induction motor of the mechanical device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram (a partially enlarged view of FIG. 4) illustrating the relationship between the rotational speed and torque of the induction motor of the mechanical device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a case where a conventional induction motor and a high efficiency induction motor are used when the secondary resistance ratio of the high efficiency induction motor and the slip s are used as parameters in the mechanical device according to the embodiment. It is a figure which shows the reduction ratio increase rate for making the rotational speed of this equal.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the gear according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an embodiment of a mechanical device according to the present invention.
  • the mechanical device shown in FIG. 1 is a pump device having an induction motor (motor) and a speed reduction mechanism, and includes an induction motor 21, a pump 22, a belt 23, and pulleys (a small-diameter pulley 31 on the induction motor 21 side and a pump 22 side. Large-diameter pulley 32).
  • the induction motor 21 of the mechanical device shown in FIG. 1 is a high efficiency induction motor.
  • the high-efficiency induction motor refers to an induction motor having a high efficiency and a high rotation speed at the same output as compared with a conventional non-high-efficiency induction motor.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a belt and a pulley in the mechanical apparatus of FIG.
  • the diameter of the large-diameter pulley 32 relative to the diameter of the small-diameter pulley 31 is larger than that of the prior art.
  • the ratio of the diameter of the conventional small diameter pulley to the diameter of the large diameter pulley is 30:40
  • the ratio of the diameter of the small diameter pulley and the diameter of the large diameter pulley of this embodiment is 30:41.
  • the reduction ratio when using the high efficiency induction motor can be increased.
  • the reduction ratio is conventionally 40/30. Becomes a reduction ratio of 41/30.
  • the rotation speed N m2 of the high-efficiency induction motor is faster than the rotation speed N m1 of the conventional induction motor at the same output (N m1 ⁇ N m2 is satisfied).
  • the rotational speed Np1 of the pump when using a conventional induction motor and high-efficiency induction are increased.
  • the rotational speed Np2 of the pump when using the electric motor is approximately equal.
  • FIG. 3 is a diagram showing a loss comparison between a general conventional induction motor (standard motor) and a high-efficiency induction motor (high-efficiency motor).
  • the primary copper loss and the secondary copper loss are reduced in the high-efficiency induction motor as compared with a general conventional induction motor. This is because in a high-efficiency induction motor, the primary resistance and the secondary resistance are reduced in order to increase the efficiency of the motor, that is, to reduce the loss.
  • the motor output of the induction motor can be expressed by the following equation (2).
  • N 0 is the synchronous speed
  • f e is the power frequency
  • p is a number of pole pairs of the motor.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rotational speed and torque of the induction motor.
  • FIG. 5 shows the relationship between the rotational speed and torque of the induction motor, and is an enlarged view of FIG. 4 and 5 also show the relationship between the rotational speed and load torque (curve 44) in a general application.
  • the operating point is the intersection of the load torque (curve 44) and the speed torque (curves 41, 42, 43) of the induction motor.
  • FIG. 4 and FIG. 5 also show characteristics (curve 43) when the reduction ratio when using a high-efficiency induction motor is larger than when using a conventional induction motor. 4 and 5, the speed reduction ratio when using a high-efficiency induction motor is increased compared to the case where a conventional induction motor is used, so that the rotational speed and high efficiency of a mechanical device when using a conventional induction motor are increased.
  • the rotation speed of the mechanical device is substantially equal at the point L, and the machine output does not change before and after the motor is changed.
  • the increase in input power due to the increase in the output of the mechanical device is eliminated, and the power consumption reduction effect due to the high efficiency of the induction motor can be brought out.
  • the reduction ratio may be determined by paying attention to the fact that the rotational speed of the induction motor changes depending on the secondary resistance.
  • the reduction ratio when using the conventional induction motor is ⁇
  • the reduction ratio when using the high efficiency induction motor is ⁇
  • the secondary resistance of the conventional induction motor is r 2
  • the secondary resistance of the high efficiency induction motor is A ⁇ r 2
  • the reduction ratio ⁇ for equalizing the rotation speed when using the conventional induction motor and when using the high efficiency induction motor is expressed by the following equation (7).
  • FIG. 6 is a diagram for equalizing the rotation speed when using the conventional induction motor and when using the high efficiency induction motor when the secondary resistance ratio and the slip s of the high efficiency induction motor with respect to the conventional induction motor are used as parameters. It is a figure which shows the reduction ratio increase rate.
  • the straight line 51 is the reduction ratio increase rate when the standard motor slip is 6%
  • the straight line 52 is the reduction ratio increase rate when the standard motor slip is 5%
  • the straight line 53 is the standard motor slip 4.
  • the straight line 55 is the reduction ratio increase rate when the standard motor slip is 2%.
  • the ratio A of the secondary resistance between the conventional induction motor and the high-efficiency induction motor used in the above equation (6) is calculated by a restraint test of the induction motor, and the reduction ratio ⁇ is calculated as described above. It calculates by Formula (7).
  • the induction motor restraint test means that a low voltage of the rated frequency is applied to the primary winding of the motor while the rotor of the induction motor is fixed, and a restraining current close to the rated current is applied to the primary winding. This is a test for calculating the secondary resistance by measuring the primary side input. In the restraint test, it is possible to more accurately determine the reduction ratio at which the rotation speed before and after the motor change is the same, and it is possible to maximize the power consumption reduction effect due to the higher efficiency of the motor.
  • the reduction ratio ⁇ when using the high-efficiency induction motor is N 1 as the rated rotational speed of the conventional induction motor, and ⁇ is the reduction ratio when using the conventional induction motor.
  • N 1 the rated rotational speed of the conventional induction motor
  • ⁇ the reduction ratio when using the conventional induction motor.
  • Induction motors are mostly used near the rated rotation speed, and in many cases, the rotation speed before and after the motor change is equivalent by determining the reduction ratio using the above equation (8). . As a result, it is possible to maximize the power consumption reduction effect by increasing the efficiency of the electric motor.
  • the pulley diameter is changed in order to change the reduction ratio.
  • the present invention is not limited to this, and the number of gear teeth is changed in a mechanical device having a reduction gear as a gear structure. It may be a structure to do (FIG. 7).
  • FIG. 7 is a diagram showing a form in which the present invention is applied to a gear.
  • the gear 61 corresponds to a small diameter pulley
  • the gear 62 corresponds to a large diameter pulley.
  • the gear changing method may be such that the rotational speeds when using a conventional induction motor and when using a high-efficiency induction motor are equal. Thereby, since the change in the rotational speed before and after the motor change is eliminated, it is possible to maximize the power consumption reduction effect due to the high efficiency of the motor.
  • the mechanical device includes an induction motor that rotates a small-diameter pulley (or small-diameter gear) and a large-diameter pulley (or large-diameter gear) that is driven by the rotational motion of the small-diameter pulley.
  • An apparatus including a connected rotating mechanism, wherein an increase in rotational speed due to the induction motor being a high-efficiency induction motor is greater than the diameter of the small-diameter pulley (or small-diameter gear).
  • the reduction ratio which is the ratio of the diameters of the diameter pulleys (or large gears), is offset by the large diameter pulleys (or large diameter gears), and the induction motor is rotated by using a high-efficiency induction motor.
  • the increase in the rotation speed of the large-diameter pulley (or large-diameter gear) due to the increase in speed is suppressed.
  • the mechanical device according to the present embodiment in a mechanical device having an induction motor and a reduction gear, the rotational speed of the mechanical device itself changed from a non-high efficiency induction motor to a high efficiency induction motor is a non-high speed before the change.
  • the reduction gear ratio of the reduction gear is increased so as to be equivalent to that when an efficiency induction motor is used. With such a configuration, the power consumption reduction effect due to the high efficiency of the electric motor can be maximized.
  • the reduction ratio may be determined based on a secondary resistance of the induction motor.
  • a secondary resistance of the induction motor Such a form is shown by said Formula (7), for example.
  • the secondary resistance of the induction motor may be calculated by a restraint test.
  • the reduction ratio of the induction motor may be determined based on a ratio of a rated rotational speed of the induction motor.
  • a ratio of a rated rotational speed of the induction motor is shown by said Formula (8), for example.
  • the reduction ratio which is the ratio of the diameter of the large-diameter pulley to the diameter of the small-diameter pulley, is 1 according to the increase in rotational speed due to the induction motor being a high-efficiency induction motor. It may be determined between 0.0% and 6.0%.
  • the increase in rotational speed due to the induction motor being a high-efficiency induction motor increases the reduction ratio, which is the ratio of the diameter of the large pulley to the diameter of the small pulley. Instead, it may be offset in the large-diameter pulley by reducing the frequency of the power source that supplies power to the induction motor.
  • the rotational speed of the mechanical device is equivalent to that when using a conventional induction motor.
  • the output frequency of the inverter is 1 / ⁇ or Decrease by about 1.0 to 6.0%.
  • the rotational speed does not change before and after the motor change, and the power consumption reduction effect due to the high efficiency of the motor can be maximized.
  • the mechanical device according to the present invention is useful for equipment including an induction motor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

　高効率誘導電動機使用時の消費電力削減効果を最大化するため、本発明に係る誘導電動機と減速機構を有する機械装置は、従来の誘導電動機から高効率誘導電動機に変更する際に、機械装置の回転速度が従来の誘導電動機使用時と同等となるように減速機の減速比を大きくして、機械装置の出力を従来の誘導電動機使用時と同等とすることで、ポンプやファン等の機械装置の負荷条件も従来の誘導電動機使用時と同等とすることができるため、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことができる。

Description

機械装置
　本発明は、機械装置に関する。
　従来、誘導電動機は、エネルギー消費量の抑制及び削減のために、ポンプ、送風機、圧縮機等の様々な機械装置に使用されており、更なる消費電力の削減を目指し、誘導電動機自体の高効率化や機械装置の制御方法の開発が進められている。
　例えば、特許文献１には、最高定常回転速度域において、電動機により加速して回転させる加速回転と、電動機の通電を断って慣性により回転させる慣性回転と、を交互に繰り返す制御を行うことにより、機械装置の回転を最高定常回転速度域に保ち、この際、電動機の通電を断って慣性により回転させる慣性回転時には、モータの通電を断つことで消費電力の低減を図る技術が開示されている。
特開２００１－１２０８８０号公報
　しかしながら、上記従来の技術は、定格速度で回転する電動機を用いる機械装置には適用することができない。また、高効率誘導電動機を機械装置へ適用すると、高効率誘導電動機の回転速度は、同一出力時の従来の誘導電動機に比べ早くなる傾向にある。そのため、電動機の回転速度の増加に伴い、ポンプ装置自体の機械出力も増加することになり、出力増加により消費電力を十分に削減することができない、という問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力を十分に削減することが可能な高効率誘導電動機を適用した機械装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、小径プーリ（または小径ギア）を回転させる誘導電動機と、前記小径プーリ（または小径ギア）の回転運動により駆動される大径プーリが接続された回転機構を含む装置と、を備える機械装置であって、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分が、前記小径プーリ（または小径ギア）の直径に対する前記大径プーリ（または大径ギア）の直径の比である減速比を増大させることで前記大径プーリ（または大径ギア）において相殺されており、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に起因する前記大径プーリ（または大径ギア）の回転速度の増加が抑制されていることを特徴とする。
　本発明によれば、消費電力を十分に削減することが可能な高効率誘導電動機を適用した機械装置を得ることができる、という効果を奏する。
図１は、実施の形態にかかる機械装置の外観を示す斜視図である。 図２は、実施の形態にかかる機械装置におけるベルト・プーリの断面拡大図を示す図である。 図３は、実施の形態にかかる機械装置における、一般的な従来の誘導電動機（標準モータ）と高効率誘導電動機（高効率モータ）の損失比較を示す図である。 図４は、実施の形態にかかる機械装置の誘導電動機の回転速度とトルクの関係を示す図である。 図５は、実施の形態にかかる機械装置の誘導電動機の回転速度とトルクの関係を示す図（図４の一部の拡大図）である。 図６は、実施の形態にかかる機械装置における、従来の誘導電動機に対する高効率誘導電動機の二次抵抗比及びすべりｓをパラメータとするときの、従来の誘導電動機使用時と高効率誘導電動機使用時の回転速度を同等とするための減速比増加率を示す図である。 図７は、実施の形態にかかるギアを示す断面図である。
　以下に、本発明にかかる機械装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態．
　図１は、本発明にかかる機械装置の実施の形態の外観を示す斜視図である。図１に示す機械装置は、誘導電動機（モータ）及び減速機構を有するポンプ装置であり、誘導電動機２１と、ポンプ２２と、ベルト２３と、プーリ（誘導電動機２１側の小径プーリ３１及びポンプ２２側の大径プーリ３２）と、を備える。図１に示す機械装置の誘導電動機２１は、高効率誘導電動機である。ここで、高効率誘導電動機とは、従来の非高効率誘導電動機と比較して同一出力において効率が高く、回転速度が速い誘導電動機をいう。
　図２は、図１の機械装置におけるベルト・プーリの断面拡大図を示す図である。図２に示すベルト・プーリにおいて、小径プーリ３１の直径に対する大径プーリ３２の直径は、従来よりも大きくなっている。例えば、従来の小径プーリの直径と大径プーリの直径の比が３０：４０であったとすると、本実施の形態の小径プーリの直径と大径プーリの直径の比は、３０：４１とする。このように、小径プーリの直径に対する大径プーリの直径を大きくすると、高効率誘導電動機を使用する際の減速比を大きくすることができ、この例では従来では減速比４０／３０であったものが減速比４１／３０となる。具体的には、誘導電動機２１の回転速度をＮｍとし、小径プーリ３１の直径ＤＳと大径プーリ３２の直径ＤＬの比をＤＳ：ＤＬとすると、ポンプの回転速度Ｎｐは減速比ａ＝ＤＬ／ＤＳを用いて下記の式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記の式（１）によれば、小径プーリ３１の直径ＤＳと大径プーリ３２の直径ＤＬの比を上記の例のように、従来の誘導電動機から高効率誘導電動機に変更するに際して、３０：４０から３０：４１に変更すると、従来の誘導電動機使用時のポンプの回転速度Ｎｐ１と従来の誘導電動機の回転速度Ｎｍ１ではＮｐ１=０．７５Ｎｍ１であったところ、高効率誘導電動機使用時のポンプの回転速度Ｎｐ２と高効率誘導電動機の回転速度Ｎｍ２ではＮｐ２＝０．７３Ｎｍ２となる。一方、高効率誘導電動機の回転速度Ｎｍ２は、同一出力時の従来の誘導電動機の回転速度Ｎｍ１に比べて速くなる（Ｎｍ１＜Ｎｍ２となる）。本実施の形態のように、高効率誘導電動機使用時の減速比を従来の誘導電動機使用時の減速比に比べて大きくすると、従来の誘導電動機使用時のポンプの回転速度Ｎｐ１と高効率誘導電動機使用時のポンプの回転速度Ｎｐ２は概ね等しくなる。これにより、機械出力は電動機の変更前後で変化がなくなるため、誘導電動機２１の高効率化による消費電力を削減することができる。
　次に、高効率誘導電動機の回転速度について説明する。図３は、一般的な従来の誘導電動機（標準モータ）と高効率誘導電動機（高効率モータ）の損失比較を示す図である。図３によれば、高効率誘導電動機では一般的な従来の誘導電動機に比べ、一次銅損及び二次銅損が減少する。これは、高効率誘導電動機では、電動機の高効率化すなわち低損失化のため、一次抵抗及び二次抵抗が低減されるためである。
　更に、誘導電動機の抵抗と回転速度について説明する。誘導電動機のモータ出力は、下記の式（２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、ＰＭはモータ出力であり、Ｖは電源電圧であり、ｓはすべりであり、ｒ１は一次抵抗であり、ｒ２は二次抵抗であり、ｘ１は一次リアクタンスであり、ｘ２は二次リアクタンスである。一般に、誘導電動機は定格運転時においてｓ＜＜１であるため、上記の式（２）からすべりと出力の関係は下記の式（３）で近似することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上記の式（３）より、出力一定時のすべりｓは、下記の式（４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　上記の式（４）より、出力一定時の電動機の回転速度Ｎは、下記の式（５）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、Ｎ０は同期回転速度であり、ｆｅは電源周波数であり、ｐは電動機の極対数である。上記の式（４）から、二次抵抗を小さくすると誘導電動機の定格出力時のすべりも小さくなり、上記の式（５）から、回転速度は速くなる。
　図４は、誘導電動機の回転速度とトルクの関係を示す図である。図５は、誘導電動機の回転速度とトルクの関係を示し、図４の拡大図を示す図である。図４及び図５には、一般的な用途での回転速度と負荷トルクの関係（曲線４４）も示している。負荷トルク（曲線４４）と誘導電動機の速度トルク（曲線４１，４２，４３）の交点が動作点となる。
　図５において、一般的な用途での負荷トルクから、従来の誘導電動機の動作点はＬ点（曲線４１と曲線４４の交点）であり、高効率誘導電動機の動作点はＭ点（曲線４２と曲線４４の交点）である。これは、高効率誘導電動機では、二次抵抗を小さくしているため、誘導電動機の定格出力時のすべりも小さくなり回転速度が上昇するためである。このようにして、Ｍ点では速度及びトルクの双方がＬ点よりも大きくなり、結果的に出力が増加する。そして、それに応じて入力電力も増加することとなり、誘導電動機としては高効率化しているものの、機械装置の消費電力としては増加する可能性がある。
　一方、図４及び図５には、高効率誘導電動機を使用する際の減速比を従来の誘導電動機を使用した場合に比べて大きくした場合の特性（曲線４３）も示している。図４及び図５より、高効率誘導電動機を使用する際の減速比を従来の誘導電動機を使用した場合に比べて大きくしたことにより、従来の誘導電動機使用時の機械装置の回転速度と高効率誘導電動機使用時の機械装置の回転速度はＬ点で概ね等しくなり、機械出力は電動機変更前後で変化がなくなる。このようにして、本実施の形態によれば、機械装置の出力増加による入力電力の増加がなくなり、誘導電動機の高効率化による消費電力削減効果を引き出すことが可能となる。
　なお、減速比は、誘導電動機の回転速度が二次抵抗によって変化することに着目して、決定されてもよい。従来の誘導電動機使用時の減速比をα、高効率誘導電動機使用時の減速比をβ、従来の誘導電動機の二次抵抗をｒ２、高効率誘導電動機の二次抵抗をＡ・ｒ２（Ａは従来の誘導電動機と高効率誘導電動機の二次抵抗の比率）とすると、機械装置の回転速度Ｎｐを同一とするための条件は、上記の式（５）等及びＮｐ＝Ｎ１／α＝Ｎ２／βから下記の式（６）にて表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　このため、従来の誘導電動機使用時と高効率誘導電動機使用時の回転速度を同等とするための減速比βは下記の式（７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　したがって、上記の式（７）にて減速比βを決定すると、従来の誘導電動機使用時の回転速度と高効率誘導電動機使用時の回転速度は概ね等しくなり、機械出力は電動機変更前後で変化がなくなるため、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことが可能となる。
　また、上記の式（６）に着目して減速比増加率を決定する。図６は、従来の誘導電動機に対する高効率誘導電動機の二次抵抗比及びすべりｓをパラメータとするときの、従来の誘導電動機使用時と高効率誘導電動機使用時の回転速度を同等とするための減速比増加率を示す図である。図６において、直線５１は標準モータのすべり６％のときの減速比増加率であり、直線５２は標準モータのすべり５％のときの減速比増加率であり、直線５３は標準モータのすべり４％のときの減速比増加率であり、直線５４は標準モータのすべり３％のときの減速比増加率であり、直線５５は標準モータのすべり２％のときの減速比増加率である。図６により、従来の誘導電動機に対する高効率誘導電動機の二次抵抗比が小さく、従来の誘導電動機のすべり（定格回転速度）が大きいほど、電動機変更前後での回転速度を同等とするための減速比増加率が大きくなる。具体的には、高効率誘導電動機の二次抵抗は、従来の誘導電動機のおよそ５０％以下となることを想定すると、減速比は１．０１～１．０６倍にすることを要する。
　また、本実施の形態では、上記の式（６）に用いた従来の誘導電動機と高効率誘導電動機の二次抵抗の比率Ａを、誘導電動機の拘束試験により算出し、減速比βを上記の式（７）により算出する。なお、誘導電動機の拘束試験とは、誘導電動機の回転子を固定した状態で電動機の一次巻線に定格周波数の低電圧を加え、定格電流に近い拘束電流を一次巻線に通電し、この時の一次側の入力を測定することで、二次抵抗を算出する試験である。拘束試験にて、電動機変更前後での回転速度が同一となる減速比をより正確に求めることが可能となり、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことが可能となる。
　また、本実施の形態では、高効率誘導電動機使用時の減速比率βは、従来の誘導電動機の定格回転速度をＮ１とし、従来の誘導電動機使用時の減速比率をαとし、高効率誘導電動機の定格回転速度をＮ２とすると、下記の式（８）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　誘導電動機は、定格回転速度付近で使用されることがほとんどであるため、上記の式（８）にて減速比を決定することで、多くの場合、電動機変更前後での回転速度も同等となる。これにより、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことが可能となる。
　なお、本実施の形態では、減速比を変更するためプーリの直径を変更することを説明したが本発明はこれに限定されず、減速機をギア構造とした機械装置において歯車の歯数を変更する構成であってもよい（図７）。図７は、本発明をギアに適用した形態を示す図である。図７において、歯車６１は小径プーリに相当し、歯車６２は大径プーリに相当する。歯車の変更方法は、本実施の形態にて説明したように、従来の誘導電動機使用時と高効率誘導電動機使用時の回転速度が同等となるようにすればよい。これにより、電動機変更前後での回転速度の変化がなくなるため、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことが可能となる。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる機械装置は、小径プーリ（または小径ギア）を回転させる誘導電動機と、前記小径プーリの回転運動により駆動される大径プーリ（または大径ギア）が接続された回転機構を含む装置と、を備える機械装置であって、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分が、前記小径プーリ（または小径ギア）の直径に対する前記大径プーリ（または大径ギア）の直径の比である減速比を増大させることで前記大径プーリ（または大径ギア）において相殺されており、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に起因する前記大径プーリ（または大径ギア）回転速度の増加が抑制されていることを特徴とする。または、本実施の形態にかかる機械装置は、誘導電動機と減速機を有する機械装置において、非高効率誘導電動機から高効率誘導電動機に変更した前記機械装置自体の回転速度が、変更前の非高効率誘導電動機使用時と同等となるように前記減速機の減速比を大きくしたことを特徴とする。このような構成とすることで、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことができる。
　また、上記構成の機械装置において、前記減速比は、前記誘導電動機の二次抵抗に基づいて決定されていてもよい。このような形態は、例えば、上記の式（７）に示されている。このような構成とすることで、電動機変更前後で回転速度の変化がなくなるため、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことができる。
　また、上記構成の機械装置において、前記誘導電動機の前記二次抵抗は、拘束試験により算出すればよい。このような構成とすることで、正確に減速比を決定して電動機変更前後で回転速度の変化がなくなるため、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことができる。
　また、上記構成の機械装置において、前記誘導電動機の減速比率は、前記誘導電動機の定格回転速度の比に基づいて決定されていてもよい。このような形態は、例えば、上記の式（８）に示されている。このような構成とすることで、電動機変更前後で回転速度の変化がなくなるため、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことができる。
　また、上記構成の機械装置において、前記小径プーリの直径に対する前記大径プーリの直径の比である減速比は、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に応じて１．０％以上６．０％以下で決定されていてもよい。このような構成とすることで、モータ高効率化による省エネ効果を最大限に引き出すことができる。
　または、上記構成と同様の機械装置において、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分が、小径プーリの直径に対する大径プーリの直径の比である減速比を増大させるのではなく、前記誘導電動機に電力を供給する電源の周波数を小さくすることで前記大径プーリにおいて相殺されていてもよい。つまり、誘導電動機と減速機構を有する機械装置において、インバータ等の可変周波数電源を使用する従来の誘導電動機から高効率誘導電動機に置き換える際に、機械装置の回転速度が従来の誘導電動機使用時と同等となるようにインバータの出力周波数を小さくするとよい。インバータの出力周波数を、機械装置の回転速度が従来の誘導電動機使用時と同等となるように小さくし、具体的には、インバータの出力周波数を上記の式（７）等により、１／βまたは約１．０～６．０％小さくする。これにより、電動機変更前後で回転速度の変化がなくなり、電動機の高効率化による消費電力削減効果を最大限に引き出すことが可能となる。
　以上のように、本発明にかかる機械装置は、誘導電動機を備える機器に有用である。
　２１　誘導電動機、２２　ポンプ、２３　ベルト、３１　小径プーリ、３２　大径プーリ、４１～４４　曲線、５１～５５　直線、６１，６２　歯車（ギア）。

Claims (10)

  1. 　小径プーリを回転させる誘導電動機と、
    　前記小径プーリの回転運動により駆動される大径プーリが接続された回転機構を含む装置と、を備える機械装置であって、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分が、前記小径プーリの直径に対する前記大径プーリの直径の比である減速比を増大させることで前記大径プーリにおいて相殺されており、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に起因する前記大径プーリの回転速度の増加が抑制されていることを特徴とする機械装置。
  2. 　小径ギアを回転させる誘導電動機と、
    　前記小径ギアの回転運動により駆動される大径ギアが接続された回転機構を含む装置と、を備える機械装置であって、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分が、前記小径ギアの直径に対する前記大径ギアの直径の比である減速比を増大させることで前記大径ギアにおいて相殺されており、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に起因する前記大径ギアの回転速度の増加が抑制されていることを特徴とする機械装置。
  3. 　前記減速比は、前記誘導電動機の二次抵抗に基づいて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の機械装置。
  4. 　前記誘導電動機の前記二次抵抗は拘束試験により算出されたものであることを特徴とする請求項３に記載の機械装置。
  5. 　前記誘導電動機の減速比率は、前記誘導電動機の定格回転速度の比に基づいて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の機械装置。
  6. 　前記小径プーリの直径に対する前記大径プーリの直径の比である減速比は、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に応じて１．０％以上６．０％以下で決定されていることを特徴とする請求項１に記載の機械装置。
  7. 　前記小径ギアの直径に対する前記大径ギアの直径の比である減速比は、前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に応じて１．０％以上６．０％以下で決定されていることを特徴とする請求項２に記載の機械装置。
  8. 　小径プーリを回転させる誘導電動機と、
    　前記小径プーリの回転運動により駆動される大径プーリが接続された回転機構を含む装置と、を備える機械装置であって、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分が、前記誘導電動機に電力を供給する電源の周波数を小さくすることで前記大径プーリにおいて相殺されており、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に起因する前記大径プーリの回転速度の増加が抑制されていることを特徴とする機械装置。
  9. 　小径ギアを回転させる誘導電動機と、
    　前記小径ギアの回転運動により駆動される大径ギアが接続された回転機構を含む装置と、を備える機械装置であって、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分が、前記誘導電動機に電力を供給する電源の周波数を小さくすることで前記大径ギアにおいて相殺されており、
    　前記誘導電動機を高効率誘導電動機とすることによる回転速度の増加分に起因する前記大径ギアの回転速度の増加が抑制されていることを特徴とする機械装置。
  10. 　誘導電動機と減速機を有する機械装置において、
    　非高効率誘導電動機から高効率誘導電動機に変更した前記機械装置自体の回転速度が、変更前の非高効率誘導電動機使用時と同等となるように前記減速機の減速比を大きくしたことを特徴とする機械装置。
PCT/JP2014/057371 2014-03-18 2014-03-18 機械装置 WO2015140929A1 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014536039A JP5677644B1 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 機械装置
KR1020157000937A KR101732826B1 (ko) 2014-03-18 2014-03-18 기계 장치
PCT/JP2014/057371 WO2015140929A1 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 機械装置
US14/397,600 US9935523B2 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Mechanical device
CN201480001867.7A CN105122605B (zh) 2014-03-18 2014-03-18 机械装置
DE112014000137.6T DE112014000137T5 (de) 2014-03-18 2014-03-18 Mechanische Vorrichtung
TW103124366A TWI525967B (zh) 2014-03-18 2014-07-16 機械裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/057371 WO2015140929A1 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 機械装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015140929A1 true WO2015140929A1 (ja) 2015-09-24

Family

ID=52672713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/057371 WO2015140929A1 (ja) 2014-03-18 2014-03-18 機械装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9935523B2 (ja)
JP (1) JP5677644B1 (ja)
KR (1) KR101732826B1 (ja)
CN (1) CN105122605B (ja)
DE (1) DE112014000137T5 (ja)
TW (1) TWI525967B (ja)
WO (1) WO2015140929A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101732826B1 (ko) 2014-03-18 2017-05-04 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 기계 장치
TWI573943B (zh) * 2016-04-22 2017-03-11 銀泰科技股份有限公司 側聯機構

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6474048A (en) * 1987-09-14 1989-03-20 Toshiba Corp Ac motor
JPH04263947A (ja) * 1991-02-19 1992-09-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 枚葉印刷機用偏平カスタム誘導電動機
JPH0524767A (ja) * 1991-07-19 1993-02-02 Mitsubishi Electric Corp 既設エレベーターの改修工法
JPH0919116A (ja) * 1995-04-27 1997-01-17 Satake Eng Co Ltd 誘導電動機による駆動装置及びその始動運転方法
JPH09294348A (ja) * 1996-04-25 1997-11-11 Tec Corp 減速機付きモータ
JPH11209028A (ja) * 1998-01-19 1999-08-03 Hitachi Building Systems Co Ltd エレベータの改造方法
JP2011058572A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Oriental Motor Co Ltd ギヤードモータ用トルクリミッタおよび、トルクリミッタを備えたギヤードモータ
JP2011528548A (ja) * 2008-07-17 2011-11-17 ベースロード・エナジー・インコーポレイテッド 複数のモータ／発電機を備える発電システム
JP2014031749A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd ポンプ装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0663086B2 (ja) * 1985-09-27 1994-08-17 住友特殊金属株式会社 永久磁石材料及びその製造方法
JP3052315B2 (ja) 1989-09-26 2000-06-12 株式会社明電舎 誘導電動機の定数測定方法
TW396673B (en) * 1995-12-22 2000-07-01 Satake Eng Co Ltd Induction motor driving device and the method for its starting operation
DE19816179C1 (de) 1998-04-14 1999-11-11 Fischer G Rohrverbindungstech Rohrendenbearbeitungsgerät
JP2001120880A (ja) 1999-10-27 2001-05-08 Toshiba Corp 洗濯機
JP3711323B2 (ja) * 2000-04-14 2005-11-02 三菱電機株式会社 車両用交流回転電機
JP4731711B2 (ja) 2001-04-04 2011-07-27 三菱電機株式会社 エレベーターのドア制御装置及びその改修工法
US20060117885A1 (en) * 2001-12-21 2006-06-08 Martin Robson Actuator
JP4540674B2 (ja) * 2004-07-21 2010-09-08 三菱電機株式会社 交流回転機の定数測定装置
DE102005021767B4 (de) * 2005-03-11 2008-10-16 Lucas Automotive Gmbh Elektromotorischer Aktuator für eine Feststell-Bremse
KR100645380B1 (ko) 2005-09-09 2006-11-14 삼성광주전자 주식회사 감속비를 이용하는 브러시 모터를 구비한 진공청소기
US8454319B2 (en) * 2006-11-09 2013-06-04 Furukawa Unic Corporation Pressurized-oil supply amount control device for vehicle-mounted crane
CN101737341A (zh) * 2008-11-21 2010-06-16 豪柏国际(马达)集团有限公司 低速风扇马达装置和风扇
IT1402783B1 (it) * 2010-10-26 2013-09-18 Moretto Spa Metodo e impianto di deumidificazione di materiale in forma granulare.
KR101732826B1 (ko) 2014-03-18 2017-05-04 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 기계 장치

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6474048A (en) * 1987-09-14 1989-03-20 Toshiba Corp Ac motor
JPH04263947A (ja) * 1991-02-19 1992-09-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 枚葉印刷機用偏平カスタム誘導電動機
JPH0524767A (ja) * 1991-07-19 1993-02-02 Mitsubishi Electric Corp 既設エレベーターの改修工法
JPH0919116A (ja) * 1995-04-27 1997-01-17 Satake Eng Co Ltd 誘導電動機による駆動装置及びその始動運転方法
JPH09294348A (ja) * 1996-04-25 1997-11-11 Tec Corp 減速機付きモータ
JPH11209028A (ja) * 1998-01-19 1999-08-03 Hitachi Building Systems Co Ltd エレベータの改造方法
JP2011528548A (ja) * 2008-07-17 2011-11-17 ベースロード・エナジー・インコーポレイテッド 複数のモータ／発電機を備える発電システム
JP2011058572A (ja) * 2009-09-10 2011-03-24 Oriental Motor Co Ltd ギヤードモータ用トルクリミッタおよび、トルクリミッタを備えたギヤードモータ
JP2014031749A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd ポンプ装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI525967B (zh) 2016-03-11
KR101732826B1 (ko) 2017-05-04
KR20150123216A (ko) 2015-11-03
CN105122605A (zh) 2015-12-02
US9935523B2 (en) 2018-04-03
US20160261167A1 (en) 2016-09-08
CN105122605B (zh) 2018-09-11
JPWO2015140929A1 (ja) 2017-04-06
JP5677644B1 (ja) 2015-02-25
TW201537870A (zh) 2015-10-01
DE112014000137T5 (de) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1521221A3 (en) Motor stop control device utilizable for gaming machine and gaming machine using the same
JP2006149182A (ja) 単相誘導電動機及びその騷音低減方法
WO2015140929A1 (ja) 機械装置
JP2018009680A5 (ja)
JP2007267554A (ja) 磁石式ブラシレス発電機及び磁石式ブラシレススタータ
EP1867767A3 (en) Driving apparatus for loom
JP6033275B2 (ja) 機械装置
CN106300796B (zh) 一种调速电机
JP2005057941A (ja) 回転電機
JP2008099511A (ja) モータ駆動制御装置
JP2016012950A (ja) 永久磁石同期機及びこの永久磁石同期機を用いた圧縮機及び空気調和機
CN104767322B (zh) 一种通过调整磁力线控制转速的电机调速装置
CN105229915A (zh) 用于起动转速可变的电动马达的方法
JP2005104656A (ja) モータ付きローラーコンベア搬送装置
JP6223915B2 (ja) 圧縮機及びその駆動装置
JP5949144B2 (ja) 遠心機
SG11201804379YA (en) Method of controlling the operation of vibration screen
WO2015131353A1 (zh) 抽油机拖动电机节能控制设备***
JP4525025B2 (ja) 回転電機
CN103888034B (zh) 抽油机拖动电机节能控制设备***
US20180109161A1 (en) Motor with differential matching gear
TW200828737A (en) Synchronous motor-driving system
JP4495443B2 (ja) 同期モータとその回転制御方法、及び、同期モータ用インバータ
JP2008187763A (ja) 誘導電動機の始動方法、及び駆動回路
TWI505629B (zh) 調校控制交流同步馬達效率的方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014536039

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14397600

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157000937

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120140001376

Country of ref document: DE

Ref document number: 112014000137

Country of ref document: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14885923

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14885923

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1