JP2000210584A - ドキュメント裁断器の電気モ―タ操作方法及び装置 - Google Patents

ドキュメント裁断器の電気モ―タ操作方法及び装置

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JP2000210584A
JP2000210584A JP11689A JP2000011689A JP2000210584A JP 2000210584 A JP2000210584 A JP 2000210584A JP 11689 A JP11689 A JP 11689A JP 2000011689 A JP2000011689 A JP 2000011689A JP 2000210584 A JP2000210584 A JP 2000210584A
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ラング ブルノ
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    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平坦な物を裁断するための書類裁断器の電気
モータ操作方法を提供する。 【解決手段】 直流から、変換により、モータに供給す
る少なくとも単相の交流を発生させる。変換の目的でイ
ンバータ（１２）が好適に利用され、直流が整流器（１
４）により単相交流（１５）から発生可能である。好ま
しくは三相電流が、電圧および／または周波数に関して
可変に発生する。このように、モータ（１８）を操作状
況に調和させて広範に調節できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平坦な物を裁断す
るための裁断器たとえばドキュメントの電気モータ操作
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】既知の裁断器はしばしばいわゆるユニバ
ーサルモータを有し、この特殊な構成もまた、ａ．ｃ．
電圧での操作を可能としている。オフィス分野などで利
用する際には、これらは通常、建物の標準ａ．ｃ．電圧
（２３０ボルト、単相）で使用される。ユニバーサルモ
ータのその構造により生ずる磨耗と電波障害の問題は、
三相非同期モータ、例えばかご形モータを使用すること
により部分的に回避される。しかしながら、これら三相
電流の結線やターミナルを個別に設置する必要があり、
これは特にオフィス分野においてはしばしば高コストと
なる。他の解決法では、回転磁界を位相変位磁場により
発生させている。必要とされる位相変位はキャパシタの
直列接続により与えられ、それにより単相モータが操作
される。しかしながら、回転子中の高抵抗損と高無負荷
電流のため、このような駆動装置の出力特性はさして良
くない。出力は同種の三相モータの出力のおよそ６５％
に対応する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、請求
項１の前文に記載の方法を提供することである。先行技
術が示唆する不利益は、ドキュメント裁断器の電気モー
タをより高い出力レベルで作動可能とすることにより回
避される。こうして多くの出力ターミナルへの接続が特
に可能となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、次のように
して解決される。すなわち、少なくとも単相の交流が直
流からの変換により発生し、電気モータへの供給に使用
される。直流に基づいて、少なくとも単相の交流を発生
させるためのかなりの設計範囲が得られる。好ましくは
三相の交流、すなわち三相電流が発生する。直流は周波
数可変の交流に変換することができ、電気モータの要求
する各操作状態への適用を可能にする。好ましくは、操
作時において限られた電気モータ負荷の場合には、高周
波数が設定され、特にかご形モータの使用の際にはより
高速となり、結果としてより高速の書類裁断となる。幾
つかの固定速度を供給することも可能であり、これによ
り、異なる速度（低速、中速、高速）を異なる操作モー
ドに設定することが可能である。特に電気モータの始動
時において、周波数の連続的な変更とこれによる速度の
変更により、さらなる利点が得られる。突然生ずるピー
ク負荷や断続的な速度変化を回避することにより、全装
置に対する磨耗を減らすことができる。加えて動作の快
適性が増大する。
【０００５】更に、ａ．ｃ．電圧の振幅は、電気モータ
操作の振舞いに合わせて特定のユーザの要望により変更
可能である。好ましくは、発生した交流は正弦波であ
り、コンバータのパワーエレクトロニクスの結果とし
て、他の、特にランダム形状や波形状を発生させること
が可能である。
【０００６】固定設置の直流ネットワークから、また選
択的に非常用電源から直流を得ることができる。直流は
好ましくはランダム交流電源から得られ、特に単相交流
電源から得られる。このように、必要とされる例えば三
相の交流は、直流中間回路により通常の２３０ボルト結
線から発生させることができる。この手法により、三相
モータを有するドキュメント（書類）裁断器は通常のソ
ケットで動作させることができる。さらに、交流を直流
中間回路を用いて電気モータのための交流電源に変換す
ることの利点は、発生させる交流の周波数、振幅、形状
を広範に、ランダムに調整できることである。詳細な説
明は図面に関する記載に関連させて以下に与えられる。
【０００７】本発明の可能な手法によれば、電気モータ
に対する交流は、最初のコンバータとしてのインバータ
により、直流から発生させることができる。ここでイン
バータは中間回路によって整流器に好ましく接続され、
この整流器は幹線電圧から直流を発生させる第２のコン
バータとして機能する。コンバータは好ましくはパワー
エレクトロニクス装置であり、例えば二方向三極サイリ
スタ、パワートランジスタやバルブとしてのサイリスタ
で備えつけられる。一方でコンバータはバッファの形式
により相互接続することができ、他方で選択的に直流中
間回路を介することにより直接相互に接続することが可
能である。インバータは交流を発生する機能として構成
され、一般に三相電流を生じる６つのバルブを有する。
【０００８】本発明による装置は、平坦な物を裁断する
ドキュメント（書類）裁断器の電気モータの操作に関
し、上述の方法の遂行に好適であり、少なくとも１つの
コンバータを有し、このコンバータは少なくとも単相の
交流を電気モータに対して直流から生じさせるものであ
る。このコンバータはインバータとして動作し、好まし
くは三相電流を発生させる。好ましくは、三相モータや
非同期モータが使用される。かご形回転子を有する非同
期モータは、三相交流での操作に特に有効である。パワ
ーエレクトロニクスを有するコンバータにより、実質的
にランダム形状の交流を発生することが可能である。第
１のコンバータとしての先述のコンバータはさておき、
整流器を第２のコンバータとして設けることが可能であ
る。これにより交流電源から直流を発生させることが可
能である。これは例えば単相であり、例えば家庭やオフ
ィスに設置される標準的なソケットの形状である。第２
のコンバータは、様々に構成される中間回路により第１
のコンバータに接続することができる。
【０００９】電気モータ上にタコメータを設けることが
可能であり、特にそのシャフト端部の１つに設けること
が可能である。タコメータは、負荷状態および／または
モータシャフトの位置の関数として少なくとも１つのコ
ンバータを調整する。負荷検出はタコメータ、電流検出
器や適切な検出手段により行われる。これは第１のコン
バータの制御に好都合に使用される。
【００１０】これらの特徴および更なる特徴は請求項、
詳細な説明、図面から理解することができる。個々の特
徴は、それ自体でまたはサブコンビネーションの形で、
本発明の実施例や他の分野において実行することができ
る。上述の特徴は、好適で独立して保護可能な構成を表
現することができ、ここでその保護が請求されている。
本出願の個々の項への再分割やサブタイトルは、以下に
なされた記述の全体的な有効性を制限するものではな
い。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
【００１２】図１は、インバータ１２を第１のコンバー
タとして配置する図を示す。インバータ１２は直流で供
給され、三相交流や、ランダムな周波数、形状、振幅を
有する三相電流を発生させる。直流中間回路１３を用い
て、インバータ１２が整流器１４により供給される。整
流器１４は単相の交流から直流を発生させるものであ
る。この目的のため、整流器１４は交流結線１５、例え
ば幹線ソケットに接続される。
【００１３】インバータ１２は、三相接続リード１７を
用いて三相モータ１８に接続される。特にシャフト端部
１９において、三相モータ１８はタコメータ２０を有
し、タコメータ２０はモータ１８の回転子の速度および
／または位置を検出する。そのデータはフィードバック
２１を用いてインバータ１２に復帰させられ、三相モー
タ１８の出力の調整に使用される。
【００１４】選択的に、直流中間回路１３は電圧上昇デ
バイスを有することができる。これにより、特定の状況
下で、インバータ１２に対しインバータ結線１５での電
圧よりも極めて高い電圧供給が可能となる。
【００１５】図２は、破線形状でキャパシタモータの特
性２３を三相モータの特性２５と比較して示した図であ
る。トルクＭが速度ｎに対してプロットされ、これは作
業周波数に相関している。図から分かるように、三相モ
ータの特性２５において、始動トルクはキャパシタモー
タの特性２３のそれよりも高く、最大トルクＭの範囲内
である停動トルクのようである。また、特性２３には、
低速度領域で始動トルクに従う顕著なプルアップ領域や
サドル領域もない。
【００１６】図３は、操作特性の１群を示すグラフであ
る。この目的のため、トルクＭは、作業周波数ｆと定格
周波数ｆNの比に対してプロットされている。図２にお
ける特性２５と同様に、横方向への移動特性がある。こ
れらの最大値、すなわち停動トルクは、１点鎖線形状で
表される包絡線を形成し、初期においては水平で、その
後おおまかな放物線を描いて落ち込んでいる。
【００１７】モータの出力Ｐがｆ／ｆNに対して点線で
表されている。特記すべきは、ｆ／ｆNが１に等しくな
る地点である。５０Ｈｚの定格周波数において、エッジ
周波数ｆeckもまた５０Ｈｚであり、２つの周波数の相
互比率は１である。出力曲線はゼロにおいてオリジンラ
インとして始まり、ｆ／ｆNが１に等しい地点からは一
定の形状である。これの意味するところは、ｆ／ｆNに
おけるエッジ周波数ｆe ckに至るまでモータ出力は増加
し、エッジ周波数からほぼ等しい出力を保つということ
である。かご形モータの場合には、電圧と出力は互いに
比例関係にある。本発明の実行の可能性において、定格
周波数は５０Ｈｚよりも高周波数、例えば１２０Ｈｚと
することができる。
【００１８】三相モータの２つの動作点が異なる特性に
ついてプロットされている。Ｍ1を有する第１の動作点
２７は、ｆ／ｆNが１未満において、ほぼその最大のト
ルクを有する。この第１の動作点２７は、大量の紙面を
取扱う書類裁断器に用いられ、周波数ｆをインバータ１
２を用いてｆN未満と設定することにより使用される。
明らかに裁断速度は低下するが、実質上最大のトルクが
得られる。トルクの増大はｆN下での電圧の増大により
可能である。
【００１９】第２の動作点２９は、ｆNを十分越える周
波数において選択された。得られるトルクＭ2は第１の
動作点２７よりも明らかにかなり低い。しかし、周波数
ｆはおよそ２倍高く、結果としてそれが切断の速度であ
る。この第２の作動点２９は、好ましくは少量の紙を切
断する作業に選択される。
【００２０】ｆがｆNに等しくなるまでの範囲におい
て、モータは一定の磁束で駆動され る。停動トルクは
一定のままである。電圧がその最高値に達する時、周波
数だけがさらに増大する。磁束とこれによる有効なトル
クは、弱め界磁の結果減少する。実質的に一定の出力の
場合は、停動トルクは二次曲線的に減少する。電圧制御
特性（エッジ周波数の変動）を対応させて選択すること
により、供給されるモータトルクを増大させることがで
き、その結果切断の容量を最適化することができる。
【００２１】もし初期操作の間に弱め界磁の範囲におい
てモータが低負荷や紙の量を記録するなら、この範囲で
の操作を継続し、この目的で電圧の検出が有利である。
しかしながら、もし多くの紙が供給されるなら、インバ
ータ１２は周波数を調整してエッジ周波数に復帰させ
る。もし更に多くの紙が供給されるなら、インバータは
周波数を調整し、必要なら最大モータトルクを制御する
ために電圧を後退させる。もし周波数および／または電
圧が下方しきい値すなわちモータ電流値と上方しきい値
に達するなら、モータ１８のスイッチが切られる。
【００２２】本発明による装置は、書類裁断器内に直流
中間回路１３だけでなくインバータ１２と整流器１４を
有することができる。これにより、コンパクトで接続が
複雑でない装置を構成でき、通常の幹線ソケットにプラ
グインにより接続することが必要とされるだけとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気モータに供給する整流器とインバータを示
す線図。
【図２】三相モータの特性をキャパシタモータの特性と
比較して示す図。
【図３】本発明により供給される三相モータの操作特性
の１群を示す図。
【符号の説明】
１２ インバータ １３ 直流中間回路 １４ 整流器 １５ 交流結線 １７ 接続リード １８ モータ １９ シャフト端部 ２０ タコメータ ２３ キャパシタモータの特性 ２５ 三相モータの特性 ２７ 第１の動作点 ２９ 第２の動作点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェンス エァレッケ ドイツ連邦共和国、 88364 ヴォルフェ グ、 シャフヴァイデ ３

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平坦な物を裁断するドキュメント裁断器
    の電気モータ（１８）の操作方法において、直流（１
    ３）からの変換により少なくとも単相の交流（１７）を
    発生し、少なくとも単相の交流（１７）が電気モータ
    （１８）への供給に用いられる操作方法。
  2. 【請求項２】 前記交流が三相電流（１７）である前記
    請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 交流（１７）の周波数が変動して電気モ
    ータ（１８）の必要な操作状態に適合し、電気モータ
    （１８）が低負荷である場合に好ましくは高周波数が設
    定される前記請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 交流（１７）の振幅が可変である前記請
    求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 交流（１７）の流れが可変であり、好ま
    しくは実質的に正弦波である前記請求項１〜４のいずれ
    か１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 直流（１３）が交流電源（２）、特に単
    相の交流電源から発生する前記請求項のいずれか１項に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 交流（１７）が前記直流から第１のコン
    バータ（１２）を通じて発生し、第１のコンバータ（１
    ２）は、インバータ（１２）として中間回路（１３）に
    より前記直流のための整流器としての第２のコンバータ
    （１４）に好ましくは接続される前記請求項６に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 平坦な物を裁断するドキュメント裁断器
    の電気モータ（１８）を操作する前記請求項１〜７のい
    ずれか１項に記載の方法を遂行するための装置におい
    て、少なくとも１つのコンバータ（１２）を有し、少な
    くとも１つのコンバータ（１２）が直流（１３）から電
    気モータ（１８）のために少なくとも単相の交流（１
    ７）を発生する装置。
  9. 【請求項９】 前記電気モータが三相モータ（１８）で
    あり、好ましくは非同期モータであり、特にかご形回転
    子を有し、発生する交流（１７）が三相である前記請求
    項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 コンバータ（１２）が交流（１７）を
    発生し、コンバータ（１２）が実質的にランダム形状で
    構成され、特に可変周波数で構成される前記請求項８又
    は９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第２のコンバータ（１４）が設けら
    れ、第２のコンバータ（１４）は交流電源（１５）から
    直流（１３）を発生し、第２のコンバータ（１４）は好
    ましくは単相であって第１のコンバータ（１２）に接続
    され、特に中間回路（１３）によって接続される前記請
    求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 電気モータ（１８）が、特にシャフト
    端部（１９）において、タコメータ（２０）を有し、タ
    コメータ（２０）が第１のコンバータ（１２）上で作動
    する前記請求項８〜１１のいずれか１項に記載の装置。
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