JP2009005493A - 船舶用インバータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】推進装置用電動機及び大容量の非推進装置用電動機を駆動する際に、インバータのトータル容量増加を抑制して小型船舶用インバータシステムを提供する。
【解決手段】容量が（Ａ／ｎ）ｋＷの複数台のインバータ１２及びＢｋＷ以上の複数インバータ１３と、複数のインバータで駆動される多巻線構成の推進装置用電動機２と、ＢｋＷ以上のインバータにより駆動される単巻構成の非推進装置用電動機３と、切換信号を出力する切換装置３１と、ＢｋＷ以上のインバータは切換信号に基づきインバータの定格設定を切換えることができる構成であって、定格航行する場合、ＢｋＷ以上のインバータの定格設定をＡ／ｎｋＷに切換えて複数のインバータにより推進装置用電動機を駆動し、電動機を同時使用する非定格航行の場合、ＢｋＷ以上のインバータを非推進装置用電動機に接続し、インバータの定格設定をＢｋＷへ切換えて容量の異なる電動機を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の推進装置及び搭載機器用電動機の駆動用インバータに用いる船舶用インバータシステムに関する。

従来の船舶において、インバータにより駆動される電動機には推進装置用電動機、あるいはバウスラスタ用やスタンスラスタ用電動機などのスラスタ用電動機、およびカーゴポンプ用電動機等がある（特許文献１，特許文献２参照）。推進装置用電動機やスラスタ用電動機は、一般的に数百ｋＷ以上の容量のものが用いられているため１台のインバータで駆動すると、容量が大きく、従って外形寸法の大きなインバータが必要となる。特に、船舶においてはインバータを収納するキュービクルの高さに制限がある場合が多く、インバータの高さ寸法が大きいとインバータシステムの設置の妨げとなる。また、電動機の容量がインバータ１台当りの容量を超える場合には、インバータシステムを構築することができない、という問題がある。

そこで、大容量の電動機を駆動するインバータシステムでは、固定子巻線が分割されたいわゆる多巻線構成の１台の電動機と、複数台のインバータとから構成されるインバータシステムが採用されている。このようなインバータシステムによりインバータ１台当りの容量を抑制するようにしている。しかし、複数の電動機が用いられている場合は専用のインバータが必要とされてきた。

このような要求に応えるために、従来の船舶では推進装置用電動機と非推進装置用電動機を駆動するインバータの出力を適宜切換える方法が用いられてきた。しかしながら、インバータの出力を切換えて種々の電動機に用いる方法では、インバータの容量は切換駆動する電動機中最大容量のもの以上でなければならず、かつ多巻線構成の電動機を駆動する複数台のインバータは等しい容量のものでなければならないので、例えばｎ巻線の推進装置用電動機（ＡｋＷ）を駆動するインバータと非推進装置用電動機（ＢｋＷ）を兼用する場合（但し、Ｂ＞Ａ／ｎ）には、インバータ１台当りの容量はＢｋＷ以上の容量でなければならないこととなる。

図３は特許文献１に示す従来の船舶用インバータシステムの概略構成図である。このシステムでは電源となる船内母線２０１と、遮断器３０１と、多巻線構成（ｎ巻線）の推進装置用電動機２（ＡｋＷ）を駆動するｎ台（図では２台）のインバータ１１（ＢｋＷ）と、インバータの出力先を切換えて駆動する非推進装置用電動機３（ＢｋＷ）とから構成されている。非推進装置用電動機３（ＢｋＷ）の容量は推進装置用電動機２（ＡｋＷ）の容量をその巻線で除した容量（Ａ／ｎ）よりも大きく、切換スイッチ２１，２２によりインバータ１１の出力先を切換えることで推進装置用電動機２及び非推進装置用電動機３を切換える構成としている。しかし、このような船舶用インバータシステムの構成では、ＢｋＷ＞Ａ／ｎｋＷであるので、インバータ１台当りの容量はＢｋＷ以上でなければならない。このため、インバータのトータル容量が大きくなるという問題があった。
特許第３５２４５９２号 特開平６−３４４９９２号公報

本発明は上記状況に対処するためになされたもので、その目的は推進装置用電動機及び非推進装置用電動機を駆動する際にインバータの定格設定を切換えると同時に接続される電動機を切換えて、駆動するインバータを兼用することで、インバータのトータル容量を抑制した船舶用インバータシステムを提供することにある。

本発明の請求項１記載の発明は、船舶航行推進装置をインバータ駆動用電動機により駆動する船舶用インバータシステムにおいて、容量が（Ａ／ｎ）ｋＷ（ｎは推進装置用電動機の巻線数）の複数台の第１のインバータ群とＢｋＷ以上の第２のインバータとからなる複数のインバータと、前記第１及び第２のインバータで駆動される多巻線構成の推進装置用電動機（ＡｋＷ）と、前記第２のインバータにより駆動される単巻構成の非推進装置用電動機（ＢｋＷ）と、切換信号を出力する切換装置と、第２のインバータの出力は前記切換装置の切換信号に基づいて切換えることのできる切換スイッチを介して各々独立して推進装置用電動機と非推進装置用電動機に接続され、前記第２のインバータは切換信号に基づきインバータの定格設定を切換えることができ、定格航行する場合、前記第２のインバータの接続先を推進装置用電動機へ切換えると共にインバータの定格設定をＡ／ｎｋＷに切換えて複数のインバータにより出力をＡ／ｎｋＷ毎負担させることで推進装置用電動機を駆動し、航行中に多巻線構成の推進装置用電動機と非推進装置用電動機を同時使用する非定格航行の場合、前記切換スイッチを切換えて前記第２のインバータを非推進装置用電動機に接続すると共にインバータの定格設定をＢｋＷ（Ｂ＞Ａ／ｎ）へ切換えて、容量の異なる電動機を駆動する際にインバータを兼用することで、インバータのトータル容量を抑制できることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の船舶用インバータシステムにおいて、航行中に多巻線構成の推進装置用電動機（ＡｋＷ）と多巻線構成の非推進装置用電動機（ＣｋＷ）を同時に使用する場合（但し、Ａ／ｎ＜ｃ／ｍ ｍは非推進装置用電動機の巻線数）、請求項１記載の第２のインバータを複数台として、容量の異なる電動機を駆動する際に複数台のインバータを兼用することで、インバータのトータル容量を抑制できることを特徴とする。

本発明の船舶用インバータシステムによれば、推進電動機駆動用インバータを切換えて大容量のスラスタ用電動機やカーゴポンプ用電動機等の非推進装置用電動機を駆動することができると共にインバータのトータル容量の増加を抑制し、かつ収納するキュービクルの外形寸法を小さくすることが可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態である船舶用インバータシステムの構成図である。
図１に示すように、本実施形態の船舶用インバータシステムが図３の従来の船舶用インバータシステムと相違する構成は、一方のインバータ１２の容量を（Ａ／ｎｋＷ，ｎは巻線数），他方のインバータ１３の容量を（ＢｋＷ）とし、切換スイッチ２１，２２およびインバータ１３の設定を切換える切換装置３１を設けた点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して説明する。

図１において、推進装置用電動機２（ＡｋＷ）を駆動する場合は、切換装置３１から出力される切換信号に基づき切換スイッチ２１をＯＮ、切換スイッチ２２をＯＦＦに切換え、それと同時にインバータ１３の定格設定をＡ／ｎｋＷに設定する。これにより、Ａ／ｎｋＷであるインバータ１２とＡ／ｎｋＷに設定されたインバータ１３でＡ／ｎｋＷ毎に出力を分担する。非推進装置用電動機３（ＢｋＷ）を駆動する場合は、切換装置３１から出力される切換信号に基づき切換スイッチ２１をＯＦＦ、切換スイッチ２２をＯＮに切換え、それと同時にインバータ１３の定格設定をＢｋＷに設定する。これにより、推進装置用電動機２はＡ／ｎｋＷのインバータ１２で駆動し、非推進装置用電動機３はＢｋＷに設定されたインバータ１３により駆動する。したがって、インバータ１３を推進装置用電動機２と非推進装置用電動機３の駆動用として兼用することができ、兼用するインバータ３のみをＢｋＷとすることでシステム構築ができるため、インバータのトータル容量を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態によると、切換信号に基づき接続を切換えると同時にインバータの定格設定を切換えてインバータを兼用することで推進装置用電動機及び非推進装置用電動機を駆動することができるので、異なる容量の電動機を駆動する場合であっても兼用するインバータのみを駆動する電動機の最大容量とすることで構成できるため、インバータの容量を抑制したシステム構築が可能となる。

図２は本発明の第２実施形態である船舶用インバータシステムの構成図である。
図２に示すように、本実施形態の船舶用インバータシステムが図１の第１実施形態の船舶用インバータシステムと相違する構成は、多巻線構成（ｍは巻線数）の非推進装置用電動機（ＣｋＷ）４と、第１のインバータ１４の容量を（Ａ／ｎｋＷ，ｎは巻線数），第２，第３のインバータ１５，１６の容量を（Ｃ／ｍｋＷ）とし、切換スイッチ２１，２２、２３，２４およびインバータ１５，１６を切換える切換装置３１を設けた点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して説明する。

図２において、多巻線構成の推進装置用電動機２（ＡｋＷ）と多巻線構成の非推進装置用電動機４（ＣｋＷ）を同時に駆動する場合は、切換スイッチ２１，２３をＯＦＦに、２２，２４をＯＮに切換え、それと同時にインバータ１５及び１６の定格設定をそれぞれＣ／ｍｋＷへ設定する。これにより、Ａ／ｎｋＷのインバータ１４で推進装置用電動機２を駆動しながら、Ｃ／ｍｋＷのインバータ１５及び１６で非推進装置用電動機４を駆動することができ、兼用するインバータ１５及び１６のみをＣ／ｍｋＷとすることでシステム構築できるため複数台のインバータを兼用でき、インバータのトータル容量を抑制することができる。

本発明の第１実施形態の船舶用インバータシステムの構成図。 本発明の第２実施形態の船舶用インバータシステムの構成図。 従来の船舶用インバータシステムの概略構成図。

符号の説明

２…推進装置用電動機［多巻線構成］（ＡｋＷ；ｎ巻線）、３…非推進装置用電動機［単巻線構成］（ＢｋＷ）、４…非推進装置用電動機［多巻線構成］（ＣｋＷ；ｍ巻線）、１１，１２，１３，１４，１５，１６…インバータ、２１，２２，２３，２４…切換スイッチ、３１…切換装置、２０１…船内母線、３０１…遮断器。

Claims (2)

1. 船舶航行推進装置をインバータ駆動用電動機により駆動する船舶用インバータシステムにおいて、容量が（Ａ／ｎ）ｋＷ（ｎは推進装置用電動機の巻線数）の複数台の第１のインバータ群とＢｋＷ以上の第２のインバータとからなる複数のインバータと、前記第１及び第２のインバータで駆動される多巻線構成の推進装置用電動機（ＡｋＷ）と、前記第２のインバータにより駆動される単巻構成の非推進装置用電動機（ＢｋＷ）と、切換信号を出力する切換装置と、第２のインバータの出力は前記切換装置の切換信号に基づいて切換えることのできる切換スイッチを介して各々独立して推進装置用電動機と非推進装置用電動機に接続され、前記第２のインバータは切換信号に基づきインバータの定格設定を切換えることができ、定格航行する場合、前記第２のインバータの接続先を推進装置用電動機へ切換えると共にインバータの定格設定をＡ／ｎｋＷに切換えて複数のインバータにより出力をＡ／ｎｋＷ毎負担させることで推進装置用電動機を駆動し、航行中に多巻線構成の推進装置用電動機と非推進装置用電動機を同時使用する非定格航行の場合、前記切換スイッチを切換えて前記第２のインバータを非推進装置用電動機に接続すると共にインバータの定格設定をＢｋＷ（Ｂ＞Ａ／ｎ）へ切換えて、容量の異なる電動機を駆動する際にインバータを兼用することで、インバータのトータル容量を抑制できることを特徴とする船舶用インバータシステム。
2. 請求項１記載の船舶用インバータシステムにおいて、航行中に多巻線構成の推進装置用電動機（ＡｋＷ）と多巻線構成の非推進装置用電動機（ＣｋＷ）を同時に使用する場合（但し、Ａ／ｎ＜ｃ／ｍ ｍは非推進装置用電動機の巻線数）、請求項１記載の第２のインバータを複数台として、容量の異なる電動機を駆動する際に複数台のインバータを兼用することで、インバータのトータル容量を抑制できることを特徴とする船舶用インバータシステム。

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