JP2000236699A - 電動式アースオーガの発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インバータ回路を使用せずにオーガの回転数の
低いところから高いところまで使用できるようにした電
動式アースオーガの発電機を提供する。 【解決手段】回転数が定格回転数以下のときでも定格電
圧を出力するようにした電動式アースオーガの発電機に
おいて、発電機２０の自動電圧調整装置２１の界磁電流
抑制周波数設定回路１３に外部の切替スイッチ１８で短
絡可能な抵抗３５を設け、該抵抗３５を短絡したとき
は、定格回転数の低下とともに界磁電流が直ちに抑制さ
れるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータにより
オーガスクリューなどを回転駆動するアースオーガの発
電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動式アースオーガは、図６に示すよう
に、ベースマシン１に立設したリーダ２を備え、該リー
ダ２に付設したガイドレール３に係合させてオーガ駆動
装置５が昇降可能に吊持され、このオーガ駆動装置５の
下部にオーガスクリュー６を備えて構成される。

【０００３】オーガスクリュー６の下端には掘削具が備
えられ、上記オーガ駆動装置５により、これを回転させ
ながら地中に押し進め、オーガスクリュー６の径の孔を
地中に形成する。オーガ駆動装置５は、ベースマシン１
の後部に搭載された発電装置８から電力を得て電動モー
タを駆動し、減速機を介してオーガスクリュー６に伝達
している。 発電装置８は、一定電圧および一定周波数
で使用されており、周波数が変動した場合には一定電圧
を保つよう自動電圧調整装置（ＡＶＲ）が設けられてい
る。

【０００４】アースオーガによる掘削作業では、掘削時
の負荷が土質によって大きく異なるばかりでなく負荷変
動が大きいためオーガスクリューの回転を適宜に変更で
きるのが望ましい。また、地盤改良に使用されるアース
オーガは本体にキリを接続する場合にはオーガスクリュ
ーの回転スイッチを瞬時押し微動させて位置合わせを行
っている。さらに、アースオーガは、オーガスクリュー
に変えて攪拌用アタッチメントを取り付けて、地盤改良
など削孔以外の工事にも使用されるが、非常に低速な回
転が必要とされたり、高速回転で行わなければならない
作業もある。

【０００５】そこで、例えば特開平７−２０８０５４号
公報に見られるように、電動モータにインバータ回路を
付設して出力回転数を無段階に制御できるようにしたも
のがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発電機は通常一定周波
数、一定電圧で使用されており、周波数が変動した場合
にも、自動電圧調整装置が界磁電流を制御し一定電圧を
保つようにしている。一般に界磁電流は、エンジン回転
数が定格回転数以下になると急激に増加するので、エン
ジンが停止したり回転が低下した場合には界磁巻線の温
度が増加して焼損の可能性がある。そこで、自動電圧調
整装置にはエンジン回転数の低下に従って界磁電流を抑
制する界磁電流制御回路が付設されている。

【０００７】アースオーガの発電機の電圧−周波数特性
は図５の実線の曲線Ａに示すように、エンジンを定格回
転にしたとき発電機の電圧は２００Ｖ、周波数は５０ヘ
ルツで出力されるが、電動機の起動性を保つため９０％
の周波数（４５ヘルツ）でも定格電圧が出力されるよう
に設定されている。即ち、界磁電流を抑制する界磁電流
制御回路は、４５ヘルツ以下になるまで機能せず、この
間界磁電流は上昇する。

【０００８】したがって、電動機の回転数を下げるため
発電機の周波数調整器を操作して周波数を下げると、定
格より低く電圧が一定となっている周波数帯（５０〜４
５ヘルツ）では、界磁電流が周波数に反比例して増加す
る（図５における曲線Ｃ）ので、このような操作が頻繁
に行われると界磁巻線の温度が上昇し焼損の可能性もあ
る。

【０００９】また、インバータ回路を付設した場合に
は、出力回転数は無段階に変えられるが、主回路に電力
用の半導体を使用していることから高価なものとなって
いるばかりでなく、効率が悪いという問題がある。例え
ば、上記の特開平７−２０８０５４号公報では、電動機
の負荷が９０％以下の場合に定格周波数まで周波数を上
昇させてオーガスクリューの回転を上げ、負荷が９０〜
１２０％のときにはその周波数を維持し、それ以上の負
荷のときには商用電源（インバータを介さない）に切り
替えるようにしている。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑み開発されたもの
で、インバータ回路を使用せずにオーガの回転数の低い
ところから高いところまで使用できるようにした電動式
アースオーガの発電機を提供することを目的とするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次の手段を採った。即ち、回転数が定格回
転数以下のときでも定格電圧を出力するようにした電動
式アースオーガの発電機において、発電機の自動電圧調
整装置の界磁電流抑制周波数設定回路に外部の切替スイ
ッチで短絡可能な抵抗を設け、該抵抗を短絡したとき
は、定格回転数の低下とともに界磁電流が直ちに抑制さ
れるようにしたことを特徴としている。

【００１２】本発明は、電動式のアースオーガの発電機
で、ベースマシンに搭載したものに適用され、定置式の
発電装置から電力を供給する方式を採るものは対象とし
ていない。また、アースオーガ機は、オーガスクリュー
に変えて攪拌用アタッチメントを取り付けて、地盤改良
など削孔以外の工事にも使用されるが、電動機は同じも
のが使用されており、当然に本発明を適用できる。

【００１３】従来、電動式アースオーガでは、掘削負荷
によって回転数が低下しても駆動力を落とさないよう
に、定格回転数より低い場合にも定格電圧を発生させる
ようにしている。このため、定格回転数より低いときに
は界磁電流が周波数に反比例して増加するので、好まし
くない。これは、界磁電流の抑制する周波数を定格周波
数に設定することによって避けられるが、回転数の低下
にともなって出力が落ちるので作業性が悪くなる。

【００１４】本発明では、定格回転数での作業時では従
来のように１０％ほど回転数が落ちても定格電圧を出力
するようにし、回転数を下げて使用する場合には、例え
ば操作盤に設けた切替スイッチを操作して、発電機の自
動電圧調整装置の界磁電流抑制周波数設定回路に設けた
抵抗を短絡させ、定格回転数の低下とともに界磁電流が
直ちに抑制されるようにした。

【００１５】なお、この回路は、逆に、抵抗を短絡した
ときに、回転数が落ちても定格電圧を出力するように
し、抵抗に通電しているときは定格回転数の低下ととも
に界磁電流が直ちに抑制されるようにしてもよく、これ
は、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
例に基づいて説明する。図１に示すように発電機８は、
ブラシレス交流の発電機２０が使用されており、電機子
コイルを、内側コイルと外側コイルの独立した２組から
構成し、図示しない電圧切替端子板で端子間接続を組み
替えることによって、発生電圧を高電圧と低電圧（例え
ば４００Ｖと２００Ｖ）切替え可能となっている。２１
は負荷変動に対して発生する端子電圧を一定に保つよう
に作用する自動電圧調整装置で、２２は所定の電圧に設
定するための電圧加減器である。２３は負荷回路の短絡
や過負荷時に電流を遮断するための遮断器で、２４は電
流計、２５は周波数計、２６は電圧計であり、以上の構
成はアースオーガ機の従来の発電機の構成と同じであ
る。

【００１７】図２は自動電圧調整装置２１の構成を示す
ブロック図で、発電機２０の出力周波数と電圧を検出す
る周波数検出回路１１と電圧検出回路１４を備え、基準
電圧設定回路１２に設定された電圧と比較してその差を
演算して増幅し（増幅回路１５）、出力電圧が基準電圧
になるように、発電機２０の界磁コイルに流す電流を制
御する（界磁電流制御回路１６）。

【００１８】基準電圧設定回路１２は発電機２０の出力
電圧を周波数との関係で設定する。この設定は、抑制周
波数設定回路１３で、界磁電流の抑制を行う周波数値と
電圧調整ボリウム１７を調整することによって出力電圧
と周波数の特性を決めることができる。

【００１９】例えば、５０ヘルツ、２００Ｖを定格とし
た場合、発生電圧を周波数が１０％ダウンしても維持さ
せるばあいは、図５に示すＡ曲線のように、４５ヘルツ
以上において２００Ｖとし、４５ヘルツ以下おいては比
例的に発生電圧を下げるように設定する。即ち、界磁電
流を抑制する周波数を４５ヘルツに設定される。この基
準電圧設定に伴って、界磁電流の値が周波数との関係で
曲線Ｃように定まる。即ち、定格の５０ヘルツから降下
するにつれ、界磁電流は増加し、４５ヘルツで最大とな
り、それ以下の周波数において、周波数の低下に伴って
減少する。

【００２０】図３は抑制周波数設定回路１３の一例を示
すもので、界磁電流を抑制し始める周波数はボリュウム
３６を調整することによって設定される。そして、この
ボリュウム３６と直列に抵抗３５を設け、この抵抗３５
を切替スイッチ１８によって短絡できるように構成す
る。なお、抵抗３５は、これが短絡されたときに界磁電
流を抑制し始める周波数が５０ヘルツになるような容量
のものを用いる。また、切替スイッチ１８は操作盤３０
に設置する。

【００２１】このように構成されているので、、オーガ
スクリュー６の回転を下げる場合は、図４における操作
盤３０で、まず、切替スイッチ１８を操作して抵抗３５
を短絡させる。そして、周波数計２５を見ながら周波数
調整器の調整ノブ３２を下降側へ操作する。これによ
り、出力電圧は図５で破線で示す曲線Ｂの特性を示すよ
うに設定される。また、界磁電流は曲線Ｄの特性とな
る。したがって、界磁電流を増加させることなくオーガ
スクリュー６を任意の回転数にすることができる。

【００２２】なお、定格周波数で作業するときは、切替
スイッチ１８を操作して抵抗３５を通じるようにすれば
図５の曲線Ａの特性で使用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は定格回転
数での作業時では回転数が落ちても定格電圧を出力する
ようにし、回転数を下げて使用する場合には、切替スイ
ッチを操作して、発電機の自動電圧調整装置の界磁電流
抑制周波数設定回路に設けた抵抗を短絡させ、定格回転
数の低下とともに界磁電流が直ちに抑制されるようにし
たので、回転数を下げて使用しても界磁電流が増加する
ことがなく、高価なインバータを付加することなく簡便
に回転数を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アースオーガの発電装置の概要回路図である。

【図２】本発明の一実施形態例を示す自動電圧調整装置
の構成を示すブロック図である。

【図３】図２の界磁電流抑制周波数切替の一例を示す回
路図である。

【図４】操作パネルの一例を示す図である。

【図５】発電機出力電圧、周波数および界磁電流の関係
を示す図である。

【図６】アースオーガ機の全体を示す正面図である。

【符号の説明】 １…ベースマシン ２…リーダ ３…ガイドレール ５…オーガ駆動装置 ６…スクリューオーガ ８…発電装置 １１…周波数検出回路 １２…基準電圧設定回路 １３…抑制周波数設定回路 １４…電圧検出回路 １５…増幅回路 １６…界磁電流制御回路 １７…電圧設定ボリュウム １８…切替スイッチ ２０…発電機 ２１…自動電圧調整器 ２２…電圧加減機 ２３…遮断器 ２４…電流計 ２５…周波数計 ２６…電圧計 ３０…操作盤 ３２…調整ノブ ３５…抵抗 ３６…ボリュウム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 一郎 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 鷲津 学 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 Ｆターム(参考） 2D029 CA02 CB03 CC01 CD08 CD09 5H590 AA21 AB02 CA07 CA24 CC01 CC18 CC32 CC34 DD33 DD77 EA07 EA13 EB02 EB10 EB12 EB17 EB21 FA06 FC21 FC26 GA02 GA05 GA09 GB02 HA02 HA04 HA09 HB06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転数が定格回転数以下のときでも定格電
   圧を出力するようにした電動式アースオーガの発電機に
   おいて、発電機の自動電圧調整装置の界磁電流抑制周波
   数設定回路に外部の切替スイッチで短絡可能な抵抗を設
   け、該抵抗を短絡したときは、定格回転数の低下ととも
   に界磁電流が直ちに抑制されるようにしたことを特徴と
   する電動式アースオーガの発電機。