JPH10291783A - 誘導電動機あるいはインバータホイスト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インバータからの出力電圧を自動的に低減させ
ることにより電流を低減させ、インバータおよび放電抵
抗を小形にすること。 【解決手段】インバータへの出力電圧を最大値に達した
後に自動的に低減させるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｖ／Ｆ制御インバ
ータにより駆動する回転速度検出器付の誘導電動機に関
し、特に電気ホイストを駆動するのに好適な誘導電動機
あるいはこの誘導電動機を使用したインバータホイスト
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホイスト駆動に使用されるＶ／Ｆ
制御インバータの出力電圧は、図６に示すように、巻上
運転，巻下運転ともに同じＶ／Ｆパターンを使用するも
のと、図７に示すように、巻上運転，巻下運転により異
なるＶ／Ｆパターンを選択し誘導電動機に印加するもの
がある。図７において上のＶ／Ｆパターンが巻上，下の
Ｖ／Ｆパターンが巻下に使用するものである。そして、
何れの場合もその出力電圧は予め決められた一定値を使
用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、誘導電動機への印加電圧は、主に巻上の際のトルク
確保に重点がおかれ、最低でも定格トルクを確保できる
値を想定して設定されており、巻下運転の場合は同一荷
重であっても巻上運転ほどのトルクは不要のため、巻下
げ時は前記図６の場合必要以上電流が流れていた。又、
この必要以上の回正電力は回正電力放電用抵抗器によっ
て放電させ、大電流による発熱を抑えるようになってい
るが、大電力に耐える大容量の回正電力放電用抵抗器を
用いることが余儀なくされている。回正電力は回正作用
が始まる当初の電圧が高いほど大きいので、当初の電圧
が低いことが望まれる。

【０００４】又、常時高電圧の印加電圧を電動機に与え
なければならないことから、インバータ装置も大容量の
ものを必要とし、大型、かつ重いものとなっている。

【０００５】一方、巻き上げ機あるいはこれに類する負
荷を駆動する場合は、最高速に達した後の定速運転時
は、最高速でなくても充分に負荷を駆動することができ
るものである。

【０００６】前記に着目し本発明は、最高速に達した後
の定速運転時には、最高速より低い一定の速度で負荷を
駆動するようにし、回正電力の発生を抑え、回正電力放
電用抵抗器の容量を小さくして小形化すると共に、Ｖ／
Ｆ制御インバータの小容量化を図った誘導電動機あるい
はインバータホイストを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、交流電源
と、この電源を整流直流化する回路と、この回路に接続
され電動機に電圧を印加するパワーモジュールと、電動
機に最高速である目標速度指令値を与える手段と、この
目標速度指令値に達するようにＶ／Ｆパターンに沿って
電動機に出力電圧を付与し電動機を加速する手段と、電
動機の速度を検出する手段とを具備する誘導電動機ある
いはインバータホイストにおいて、電動機が最高速であ
る目標速度指令値に達したかどうかを検出する手段と、
目標速度指令値に達した場合予め規定されたスリップ量
だけ前記出力電圧を低下する手段と、出力電圧低下後そ
の電圧を一定に維持する手段とを設けることによって達
成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて使用し説明する。

【０００９】図１はインバータ駆動ホイストのブロック
図である。

【００１０】図において、１は商用の２２０Ｖ三相交流
を整流するダイオードモジュール、２は直流部、２ａは
平滑コンデンサ、３は直流からスイッチング動作により
周波数変換された三相交流を再構成するパワーモジュー
ル、４は誘導電動機、５は回正電力放電用抵抗器、６は
主に巻下運転時に誘導電動機から発生する回正電力によ
り直流部２の電圧が上昇した際に、回正電力放電用抵抗
器５に電力を放電する回正制御器、７は誘導電動機が無
通電状態の場合に摩擦力によって荷重を保持するブレー
キ、８は誘導電動機の回転速度を検出する回転速度検出
器、８ａは回転速度信号、９は運転指令および速度指令
の入力を検出する操作入力検出部、１０は周波数信号制
御部、１０ａは周波数制御信号、１１は出力電圧制御
部、１１ａは出力電圧信号、１２は周波数制御信号１０
ａおよび出力電圧信号１１ａによりパワーモジュール３
を駆動するパワーモジュールドライバ、１３は周波数信
号制御部１０からの周波数制御信号１０ａと、回転速度
検出器８からの回転速度信号８ａとから誘導電動機４の
スリップを演算するスリップ演算部、１３ａは出力電圧
低減信号、１４は操作指令によりブレーキを開放するブ
レーキ制御部、１５は操作入力検出部９に運転指令を入
力する操作スイッチで、１５ａは巻上運転指令ボタン、
１５ｂは巻下運転指令ボタン、１６は操作入力検出部９
に速度指令を入力する速度指示器である。

【００１１】本発明が適用されるインバータホイストは
以上の構成部品及び回路によって構成されている。

【００１２】次にインバータホイストの動作について前
記図１を参照しつつ説明する。

【００１３】先ず、速度指示器１６により任意の速度を
設定する。次に操作スイッチ１５の巻上運転指令ボタン
１５ａ若しくは巻下運転指令ボタン１５ｂをＯＮする。

【００１４】操作入力検出部９は速度指示器１６と操作
スイッチ１５からの指令を検出し、この指令信号を周波
数信号制御部１０と出力電圧制御部１１に送る。

【００１５】周波数信号制御部１０と出力電圧制御部１
１は、予め設定されているＶ／Ｆパターンに従って周波
数制御信号１０ａと出力電圧信号１１ａを発生しパワー
モジュールドライバ１２に与える。

【００１６】パワーモジュールドライバ１２は与えられ
た信号によりパワーモジュール３をスイッチング駆動す
る。

【００１７】ダイオードモジュール１は三相交流電源に
接続されており、この出力は直流部２で整流され、平滑
コンデンサ２ａで平滑された後パワーモジュール３に印
加されている。

【００１８】パワーモジュール３は前記したパワーモジ
ュールドライバ１２でスイッチング制御され、直流電圧
から三相交流を再び生成し、誘導電動機４を駆動する。

【００１９】同時に操作入力検出部９から指令を受けた
ブレーキ制御部１４がブレーキ７を開放し、誘導電動機
１４が回転を開始する。その後、設定速度に向け加速を
開始し最終的に速度指示器１６によって設定した速度で
一定速運転を行う。

【００２０】負荷を吊った状態での巻下運転では、誘導
電動機４からは回正電力が発生し、直流部２の電圧が上
昇する。

【００２１】このとき、回正制御器６は電圧値を監視
し、規定値を越えた場合に回正電力放電用抵抗器５に放
電し、電圧の上昇を抑制する。

【００２２】回転速度検出器８は誘導電動機４の回転速
度を検出しスリップ演算部１３に入力する。スリップ演
算部１３には同時に周波数信号制御部１０からの周波数
制御信号１０ａが入力されており、これにより誘導電動
機４のスリップを演算する。このスリップが規定値にお
さまる範囲で出力電圧低減信号１３ａが出力電圧制御部
１１に入力され、誘導電動機４に印加する電圧を低減さ
せる。

【００２３】スリップの規定値は荷重の移動速度が設定
速度の±２０％程度におさまるように決定する。

【００２４】図２，図３は操作入力ＯＮからＯＦＦまで
の出力電圧と出力周波数の状態を表したタイムチャート
である。

【００２５】ｔ１からｔ２の区間は加速状態で、図４に
示す基本Ｖ／Ｆパターンに従い目標速度に向かって出力
電圧をＶ０からＶ１へ増加させると共に、出力周波数を
ｆ０からｆ１へ増加させる。

【００２６】ｔ２からｔ３の区間は一定速運転状態で、
ここでの出力電圧は、従来は点線で示すように基本Ｖ／
Ｆパターンで決定されるＶ１に固定されていたが、本発
明は出力周波数をｆ１のまま一定に保ち、図５に示すフ
ローチャートに従って出力電圧をＶ２まで低減しその状
態を継続するようにしている。

【００２７】次に図５のフローチャートについて説明す
る。

【００２８】ステップＳ１は予め設定されている目標速
度に加速しているステップである。ステップＳ２は図４
の基本加速パターンに従って出力し、電動機を加速して
いるステップである。次に電動機が目標速度に達したか
どうかをステップ３でチェックする。

【００２９】目標値に達していないときはステップＳ２
に戻って加速動作を継続する。目標値（図２の出力電圧
Ｖ１）に達した場合は回転速度を検出し（ステップＳ
４）、目標値からのスリップを演算する（ステップＳ
５）。

【００３０】目標値からのスリップ（差の速度）が予め
規定されたスリップ値、例えば前述のように２０％以内
かどうかをステップＳ６でチェックし、この規定値に達
していない場合はステップ７に移行し出力電圧を低減す
る制御をし、ステップ４に戻る。この動作はスリップが
所定の規定値例えば２０％に達するまで継続される。ス
リップが２０％に達すると目標値の８０％の電圧（図２
の出力電圧Ｖ２）に固定して低速運転を継続し、巻き上
げ下げする（ステップＳ８）。このスリップ量は負荷が
小さいほど大きくすることが可能で、場合によっては３
０％にすることも可能である。

【００３１】このようにして、最高速の一定速度に達し
た時に、出力電圧を７０〜８０％程度に低くすれば前述
のように回正電力（電流）が大幅に減少し、それだけイ
ンバータにかかる負荷が軽くなり、インバータの小容量
化を図ることができる。

【００３２】又、回正電力（電流）が大幅に減少するこ
とから、回正電力放電用抵抗器の小形化及び軽量化も併
せて図ることができ、非常に小形，軽量化が図られた電
動機及びホイストを得ることができるものである。

【００３３】ｔ３からｔ４の区間は減速状態で、出力電
圧はＶ２からＶ０に向かって減少させると共に出力周波
数も加速時と反対に出力電圧の減少に合わせてにｆ１か
らｆ０に減少させるように制御する。

【００３４】図２は高速運転の場合、図３は低速運転の
場合を示しているが、運転速度による処理の変更は不要
でいかなる周波数でも同様に対応できる。

【００３５】本実施例では出力電圧を固定するための判
断値として誘導電動機のスリップを使用したが、他の手
段として、速度指示器から与えられる速度信号と、回転
速度を比較した値を判断値としても同様である。

【００３６】又、機能を実現する構成としては、半導体
素子によるハードウェアで実現する場合と、マイコンを
使用してソフトウェアで実現する場合がある。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、最高速に達
した後の定速運転時には、最高速より低い一定の速度で
負荷を駆動するようにしたので、回正電力の発生を抑
え、回正電力放電用抵抗器の容量を小さくして小形化す
ると共に、Ｖ／Ｆ制御インバータの小容量化が図られた
誘導電動機あるいはインバータホイストを提供すること
ができたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるインバータ駆動ホイスト機
能ブロック図。

【図２】出力電圧と出力周波数の高速運転時のタイムチ
ャート。

【図３】出力電圧と出力周波数の低速運転時のタイムチ
ャート。

【図４】基本Ｖ／Ｆパターンを示す図。

【図５】出力電圧低減処理のフローチャート。

【図６】従来の巻上運転と巻下運転が同一の場合のＶ／
Ｆパターンを示す図。

【図７】従来の巻上運転と巻下運転でパターンを選択す
る場合のＶ／Ｆパターンを示す図。

【符号の説明】

１…ダイオードモジュール、２…直流部、２ａ…平滑コ
ンデンサ、３…パワーモジュール、４…誘導電動機、５
…回正電力放電用抵抗器、６…回正制御器、７…ブレー
キ、８…回転速度検出器、８ａ…回転速度信号、９…操
作入力検出部、１０…周波数信号制御部、１０ａ…周波
数制御信号、１１…出力電圧制御部、１１ａ…出力電圧
信号、１２…パワーモジュールドライバ、１３…スリッ
プ演算部、１３ａ…出力電圧低減信号、１４…ブレーキ
制御部、１５…操作スイッチ、１５ａ…巻上運転指令ボ
タン、１５ｂ…巻下運転指令ボタン、１６…速度指示
器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源と、この電源を整流直流化する回
   路と、この回路に接続され電動機に電圧を印加するパワ
   ーモジュールと、電動機に最高速である目標速度指令値
   を与える手段と、この目標速度指令値に達するようにＶ
   ／Ｆパターンに沿って電動機に出力電圧を付与し電動機
   を加速する手段と、電動機の速度を検出する手段とを具
   備する誘導電動機において、電動機が最高速である目標
   速度指令値に達したかどうかを検出する手段と、目標速
   度指令値に達した場合予め規定されたスリップ量だけ前
   記出力電圧を低下する手段と、出力電圧低下後その電圧
   を一定に維持する手段とを有する誘導電動機。
2. 【請求項２】交流電源と、この電源を整流直流化する回
   路と、この回路に接続されホイスト駆動用インバータ電
   動機に電圧を印加するパワーモジュールと、同じくこの
   回路に接続された回正電力放電用抵抗器と、ホイスト
   「ＯＦＦ」時にブレーキ作用するブレーキ装置と、電動
   機に最高速である目標速度指令値を与える手段と、この
   目標速度指令値に達するようにＶ／Ｆパターンに沿って
   電動機に出力電圧を付与し電動機を加速する手段と、電
   動機の速度を検出する手段とを具備するインバータホイ
   ストにおいて、 電動機が最高速である目標速度指令値に達したかどうか
   を検出する手段と、目標速度指令値に達した場合予め規
   定されたスリップ量だけ前記出力電圧を低下する手段
   と、出力電圧低下後その電圧を一定に維持する手段とを
   有するインバータホイスト。