WO2017195321A1 - 可変速増速機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a variable speed step-up gear.
- a variable speed increasing device including an electric device that generates a rotational driving force and a transmission that shifts the rotational driving force generated by the electric device and transmits the rotational driving force to the rotating machine.
- a speed machine There is a speed machine.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes a device using a constant speed motor and a variable speed motor for shifting as an electric device and using a planetary gear transmission as a transmission device in order to accurately control the gear ratio.
- the rotational speed of the output shaft of the transmission connected to the rotating machine can be changed by changing the rotational speed of the variable speed electric motor.
- the rotation speed of the variable speed motor may be determined by the rotation speed of the constant speed motor or the inertia of the rotating machine.
- the present invention provides a variable speed step-up gear capable of suppressing the rotation speed of the variable speed rotor from becoming larger than the rated rotation speed.
- a variable speed step-up gear includes: an electric device that generates a rotational driving force; and a transmission that shifts the rotational driving force generated by the electric device and transmits the rotational driving force to a drive target.
- the transmission includes a sun gear that rotates about an axis, a sun gear that is fixed to the sun gear, extends in an axial direction about the axis, meshes with the sun gear, and revolves about the axis.
- a planetary gear that rotates about its own center line, a plurality of teeth arranged in an annular shape about the axis, and meshed with the planetary gear, and a planetary gear carrier shaft that extends in the axial direction about the axis.
- a planetary gear carrier that supports the planetary gear so that it can revolve around the axis and can rotate around the centerline of the planetary gear itself; and an axial direction around the axis
- An internal gear carrier shaft extending, and an internal gear carrier that supports the internal gear so as to rotate about the axis, and the sun gear shaft forms an output shaft connected to the drive target.
- the internal gear carrier shaft forms a constant speed input shaft
- the planetary gear carrier shaft forms a variable speed input shaft
- the electric device rotates the constant speed input shaft of the transmission in a first direction.
- a constant speed motor having a constant speed rotor and the variable speed input shaft of the transmission are connected to the variable speed input shaft, have a cylindrical shape centered on the axis, and the constant speed input shaft is inserted through an axial insertion hole extending in the axial direction.
- variable speed input shaft or the variable speed rotor can be stopped according to the abnormal state of the variable speed motor. Thereby, it is possible to stop only the variable speed motor, regardless of the operating condition of the constant speed motor.
- the braking mechanism includes a detection unit that detects a state of the variable speed motor, and the variable speed input shaft or the variable speed rotor.
- An instruction to stop the rotation of at least one of the variable speed input shaft or the variable speed rotor when the detection result of the detection section can be regarded as an abnormal state.
- a brake control section to be sent to the section.
- the rotation of the variable speed input shaft or the variable speed rotor can be stopped without hindering the rotation of the constant speed rotor by the brake unit. Thereby, it is possible to suppress over-rotation of the variable speed input shaft or the variable speed rotor without affecting the operation state of the constant speed motor.
- the said detection part detects the rotation speed of the said variable speed rotor
- the said brake control part has detected the said detection part.
- the rotation speed exceeds a reference value, it may be considered that the abnormal state, and an instruction may be sent to the brake unit.
- the detection unit detects a temperature of a bearing that supports the variable speed rotor
- the brake The control unit may consider the abnormal state when the temperature detected by the detection unit exceeds a reference value, and send an instruction to the brake unit.
- the detection unit detects a frequency of the variable speed rotor, and the brake control unit When the frequency detected by the detection unit exceeds a reference value, the abnormal state may be considered and an instruction may be sent to the brake unit.
- variable speed rotor it can be monitored whether or not the variable speed rotor vibrates greatly. Therefore, when an abnormality that causes the variable speed rotor to vibrate greatly occurs in the variable speed rotor, over-rotation can be more effectively suppressed.
- the detection unit is in a state of a rotation speed control device that controls the rotation speed of the variable speed rotor.
- the brake control unit regards the state of the rotational speed control device detected by the detection unit as the abnormal state when the rotational speed control device can be regarded as malfunctioning. You may send instructions.
- variable speed gearbox of 1st embodiment which concerns on this invention. It is sectional drawing of the transmission of 1st embodiment which concerns on this invention. It is sectional drawing of the electrically-driven apparatus of 1st embodiment which concerns on this invention. It is a mimetic diagram showing the composition of the transmission of the embodiment concerning the present invention. It is sectional drawing of a part of transmission and electric device of 2nd embodiment which concerns on this invention. It is sectional drawing of the electrically-driven apparatus of 3rd embodiment which concerns on this invention. It is sectional drawing of the variable speed gearbox of 4th embodiment which concerns on this invention.
- variable speed step-up gear 1 includes an electric device 50 that generates a rotational driving force, and a transmission device 10 that shifts the rotational driving force generated by the electric device 50 and transmits it to a drive target.
- the variable speed increaser 1 can be applied to a fluid mechanical system such as a compressor system, for example.
- the variable speed increaser 1 is connected to the compressor C as a drive target.
- the electric device 50 is supported on the gantry 90 by the electric device support portion 50S.
- the transmission 10 is supported on the gantry 90 by the transmission instruction unit 10S.
- the transmission 10 is a planetary gear transmission. As shown in FIG. 2, the transmission 10 includes a sun gear 11, a plurality of planetary gears 15, an internal gear 17, a planetary gear carrier 21, an internal gear carrier 31, and a transmission casing 41.
- the sun gear 11 rotates around an axis line Ar extending in the horizontal direction.
- the transmission casing 41 covers the sun gear 11, the plurality of planetary gears 15, the internal gear 17, the planetary gear carrier 21, and the internal gear carrier 31.
- the direction in which the axis Ar extends is the axial direction, one side of the axial direction is the output side, and the opposite side of the output side is the input side.
- the radial direction centered on the axis Ar is simply referred to as the radial direction.
- the sun gear shaft 12 is fixed to the sun gear 11.
- the sun gear shaft 12 has a cylindrical shape with the axis line Ar as the center.
- the sun gear shaft 12 extends from the sun gear 11 to the output side in the axial direction.
- a connection flange 13 is formed at the output side end of the sun gear shaft 12.
- a rotor of a compressor C as a driving target is connected to the connection flange 13.
- the sun gear shaft 12 is supported by a sun gear bearing 42 disposed on the output side of the sun gear 11 so as to be rotatable about the axis Ar.
- the sun gear bearing 42 is attached to the output side of an annular casing flange 45 that expands radially outward.
- the casing flange 45 can be attached to and detached from the transmission casing 41.
- the planetary gear 15 meshes with the sun gear 11.
- the planetary gear 15 revolves about the axis Ar and rotates about its own center line Ap.
- the internal gear 17 meshes with a plurality of planetary gears 15.
- the internal gear 17 has a plurality of teeth arranged in an annular shape around the axis Ar.
- the planetary gear carrier 21 supports a plurality of planetary gears 15 so that they can revolve around the axis Ar and can rotate around the center line Ap of the planetary gear 15 itself.
- the planetary gear carrier 21 has a planetary gear shaft 22, a planetary gear carrier body 23, and a planetary gear carrier shaft 27.
- the planetary gear shaft 22 is provided for each of the plurality of planetary gears 15.
- the planetary gear shaft 22 penetrates the center line Ap of the planetary gear 15 in the axial direction, and supports the planetary gear 15 so as to be rotatable about the center line Ap.
- the planetary gear carrier body 23 fixes the positions of the plurality of planetary gear shafts 22.
- the planetary gear carrier main body 23 includes a planetary gear output side arm portion 24, a planetary gear cylindrical portion 25, and a planetary gear input side arm portion 26.
- the planetary gear output side arm portion 24 extends radially outward from the plurality of planetary gear shafts 22.
- the planetary gear cylindrical portion 25 extends in the axial direction from the radially outer end of the planetary gear output side arm portion 24 to the input side.
- a plurality of planetary gear cylinders 25 are arranged at intervals so as to form a cylindrical shape about the axis Ar.
- the planetary gear cylindrical portion 25 is detachably attached to the planetary gear output side arm portion 24.
- the planetary gear input side arm portion 26 extends radially inward from the output side end of the planetary gear cylindrical portion 25.
- the planetary gear carrier shaft 27 is fixed to the planetary gear carrier body 23.
- the planetary gear carrier shaft 27 extends in the axial direction about the axis Ar.
- the planetary gear carrier shaft 27 includes an output side planetary gear carrier shaft 27o extending from the planetary gear output side arm portion 24 to the output side, and an input side planetary gear carrier shaft 27i extending from the planetary gear input side arm portion 26 to the input side.
- Both the output-side planetary gear carrier shaft 27o and the input-side planetary gear carrier shaft 27i have a cylindrical shape with the axis Ar as the center.
- the output-side planetary gear carrier shaft 27o is supported by the first planetary gear carrier bearing 43 disposed on the output side of the planetary gear output-side arm portion 24 so as to be capable of rotating about the axis Ar.
- the first planetary gear carrier bearing 43 is attached to the casing flange 45 from the opposite side of the sun gear bearing 42 in the axial direction.
- the sun gear shaft 12 is inserted into the inner peripheral side of the output side planetary gear carrier shaft 27o.
- the input-side planetary gear carrier shaft 27i is supported by the second planetary gear carrier bearing 44 disposed on the input side with respect to the planetary gear input-side arm portion 26 so as to be rotatable about the axis Ar.
- the second planetary gear carrier bearing 44 is attached to the transmission casing 41.
- An annular planetary gear flange 28 is formed at the input side end of the input side planetary gear carrier shaft 27i so as to expand outward in the radial direction.
- the internal gear carrier 31 supports the internal gear 17 so that it can rotate about the axis Ar.
- the internal gear carrier 31 includes an internal gear carrier main body 33 to which the internal gear 17 is fixed, and an internal gear carrier shaft 37 that is fixed to the internal gear carrier main body 33 and extends in the axial direction about the axis Ar.
- the internal gear carrier body 33 is formed in a cylindrical shape centered on the axis Ar and has an internal gear cylindrical portion 35 in which the internal gear 17 is fixed on the inner peripheral side, and a radially inner side from the input side end of the internal gear cylindrical portion 35.
- An internal gear input side arm portion 36 extending in the direction.
- the internal gear carrier shaft 37 having a cylindrical shape with the axis line Ar as the center is disposed on the input side of the sun gear shaft 12 having a cylindrical shape with the axis line Ar as the center.
- the internal gear input side arm portion 36 of the internal gear carrier body 33 is fixed to the internal gear carrier shaft 37.
- the input side portion of the internal gear carrier shaft 37 is inserted into the inner peripheral side of the cylindrical input side planetary gear carrier shaft 27i.
- the electric device 50 includes a constant speed motor 51 that rotationally drives the internal gear carrier shaft 37 at a constant speed, and a variable speed motor 71 that rotationally drives the input planetary gear carrier shaft 27 i at an arbitrary rotational speed. And have.
- the internal gear carrier shaft 37 is a constant speed input shaft Ac that rotates at a constant speed by the driving force of the constant speed motor 51.
- the input-side planetary gear carrier shaft 27 i is a variable speed input shaft Av that rotates at an arbitrary rotation speed by the driving force of the variable speed motor 71.
- variable speed step-up gear 1 can change the rotation speed of the sun gear shaft 12 that is the output shaft Ao of the transmission 10 connected to the drive target by changing the rotation speed of the variable speed motor 71.
- the constant speed motor 51 rotates the internal gear carrier shaft 37 of the transmission 10.
- the variable speed motor 71 rotates the input planetary gear carrier shaft 27 i of the transmission 10.
- the electric device 50 includes a cooling fan 91 for cooling the constant speed electric motor 51 and a fan cover 92 that covers the cooling fan 91.
- the constant speed motor 51 is, for example, a four-pole three-phase induction motor.
- the variable speed motor 71 is a six-pole three-phase induction motor having more poles than the constant speed motor 51.
- the specifications of the constant speed motor 51 and the variable speed motor 71 are not limited to this, and the specifications can be changed as appropriate.
- the constant speed motor 51 has a constant speed rotor 52, a constant speed stator 66, and a constant speed motor casing 61.
- the constant speed motor 51 rotates the constant speed rotor 52 (internal gear 17) in a first direction R1 in the circumferential direction of the axis Ar (see FIG. 4, positive direction).
- the constant speed rotor 52 rotates in the first direction R1
- the internal gear carrier shaft 37 and the internal gear carrier 31 rotate in the first direction R1.
- the constant speed rotor 52 rotates around the axis Ar.
- the constant speed rotor 52 is connected to an internal gear carrier shaft 37 that is a constant speed input shaft Ac of the transmission 10.
- the constant-speed rotor 52 has a constant-speed rotor shaft 53 that forms a columnar shape around the axis line Ar, and a conductor 56 that is fixed to the outer periphery of the constant-speed rotor shaft 53.
- a cooling fan 91 is fixed to the input side end of the constant speed rotor shaft 53.
- the constant speed stator 66 is disposed on the outer peripheral side of the constant speed rotor 52.
- the constant speed stator 66 is disposed on the radially outer side of the conductor 56 of the constant speed rotor 52.
- the constant speed stator 66 is formed by a plurality of coils.
- the constant speed motor casing 61 has a constant speed stator 66 fixed to the inner peripheral side.
- the constant speed motor casing 61 has a constant speed casing main body 62 and lids 63i and 63o.
- the constant speed casing main body 62 has a cylindrical shape with the axis Ar as a center.
- the constant speed casing main body 62 has a constant speed stator 66 fixed on the inner peripheral side.
- the lids 63i and 63o close both ends of the cylindrical constant speed casing body 62 in the axial direction.
- Constant-speed rotor bearings 65i and 65o that support the constant-speed rotor shaft 53 so as to be capable of rotating about the axis Ar are attached to the respective lids 63i and 63o.
- Each of the lids 63i and 63o is formed with a plurality of openings 64 penetrating in the axial direction at positions radially outside the constant speed rotor bearing 65i.
- the input side end of the constant speed rotor shaft 53 protrudes from the input side lid 63i of the constant speed motor casing 61 to the input side.
- a cooling fan 91 is fixed to the input side end of the constant speed rotor shaft 53.
- the cooling fan 91 When the constant speed rotor 52 rotates, the cooling fan 91 also rotates integrally with the constant speed rotor 52.
- the fan cover 92 is attached to a cylindrical cover main body 93 disposed on the outer peripheral side of the cooling fan 91 and an opening 64 on the inlet side of the cover main body 93, and an air circulation plate 94 in which a plurality of air holes are formed. And having.
- the fan cover 92 is fixed to the input side lid 63 i of the constant speed motor casing 61.
- the variable speed motor 71 has a variable speed rotor 72, a variable speed stator 86, and a variable speed motor casing 81.
- the variable speed motor 71 rotationally drives the variable speed rotor 72 (planetary gear carrier 21) in the first direction R1 in the circumferential direction of the axis Ar and the second direction R2 opposite to the first direction R1 (see FIG. 4). be able to. That is, the variable speed electric motor 71 can rotate forward and backward.
- the variable speed motor 71 functions as a generator by rotating the variable speed rotor 72 in the first direction R1.
- a state in which the variable speed motor 71 functions as a generator is referred to as a generator mode. That is, the variable speed rotor 72 of the variable speed motor 71 rotates in the first direction R1 in the generator mode.
- the variable speed motor 71 functions as an electric motor by rotating the variable speed rotor 72 in the second direction R2 opposite to the first direction R1.
- a state in which the variable speed motor 71 functions as a motor is referred to as a motor mode. That is, the variable speed rotor 72 of the variable speed motor 71 rotates in the second direction R2 in the motor mode.
- variable speed rotor 72 rotates in the first direction R1
- the planetary gear carrier shaft 27 and the planetary gear carrier 21 rotate in the first direction R1.
- the variable speed rotor 72 rotates around the axis Ar.
- the variable speed rotor 72 is connected to an input side planetary gear carrier shaft 27i which is a variable speed input shaft Av.
- the variable speed rotor 72 has a variable speed rotor shaft 73 and a conductor 76 fixed to the outer periphery of the variable speed rotor shaft 73.
- the variable speed rotor shaft 73 has a cylindrical shape centering on the axis line Ar, and has a shaft insertion hole 74 penetrating in the axial direction.
- An internal gear carrier shaft 37 that is a constant speed input shaft Ac is inserted through the shaft insertion hole 74 of the variable speed rotor shaft 73.
- an annular variable speed flange 73o is formed that extends outward in the radial direction.
- variable speed stator 86 is disposed on the outer peripheral side of the variable speed rotor 72.
- the variable speed stator 86 is disposed on the radially outer side of the conductor 76 of the variable speed rotor 72.
- the variable speed stator 86 is formed of a plurality of coils.
- the variable speed motor casing 81 has a variable speed stator 86 fixed on the inner peripheral side.
- the variable speed electric motor casing 81 has a variable speed casing main body 82, an output side lid 83o, and an inlet side lid 83i.
- the variable speed casing main body 82 has a cylindrical shape centered on the axis Ar.
- a variable speed stator 86 is fixed on the inner peripheral side.
- the output side cover 83o closes the output side end of the cylindrical variable speed casing main body 82.
- the inlet side cover 83i is disposed on the input side with respect to the variable speed stator 86 and is fixed to the inner peripheral side of the cylindrical variable speed casing main body 82.
- Variable speed rotor bearings 85i and 85o for supporting the variable speed rotor shaft 73 so as to be capable of rotating about the axis Ar are attached to the respective lids 83i and 83o.
- Each of the lids 83i, 83o is formed with a plurality of openings 84 penetrating in the axial direction at positions radially outside the variable speed rotor bearings 85i, 85o.
- the space in 81 communicates with the space in the constant speed motor casing 61.
- variable speed increaser 1 of the present embodiment the constant speed rotor 52, the variable speed rotor 72, and the sun gear shaft 12 are arranged on the same axis Ar.
- variable speed increaser 1 of the present embodiment further includes a rotation speed control device 100, a braking mechanism 200, and a main control device 120.
- the rotation speed control device 100 controls the rotation speed of the variable speed motor 71.
- the rotation speed control device 100 is an inverter that changes the rotation direction of the variable speed motor 71 by changing the frequency of supplied electric power.
- the rotation speed control device 100 supplies the variable speed electric motor 71 with power having a frequency instructed from the main control device 120.
- the variable speed rotor 72 of the variable speed motor 71 rotates at a rotational speed corresponding to this frequency.
- the rotational speed of the planetary gear carrier 21 of the transmission 10 connected to the variable speed rotor 72 also changes.
- the rotational speed of the output shaft Ao of the transmission 10 also changes.
- the rotation speed control device 100 also changes the rotation direction of the variable speed electric motor 71. That is, the rotation speed control device 100 can rotate the variable speed rotor 72 forward and backward.
- the braking mechanism 200 detects an abnormal state of the variable speed motor 71, stops the rotation of at least one of the variable speed input shaft Av or the variable speed rotor 72, and continues the rotation of the constant speed rotor 52. That is, the braking mechanism 200 stops at least one of the variable speed input shaft Av or the variable speed rotor 72 without inhibiting the rotation of the constant speed rotor 52.
- the braking mechanism 200 according to the present embodiment brakes at least one of the variable speed input shaft Av and the variable speed rotor 72 and simultaneously stops the operation of the variable speed motor 71 when an abnormal state occurs.
- the braking mechanism 200 according to the present embodiment includes a detection unit 210, a brake unit 220, and a brake control unit 230.
- the detecting unit 210 detects an abnormal state of the variable speed electric motor 71.
- the detection unit 210 of the present embodiment is provided in the variable speed rotor 72 as shown in FIG.
- the detection unit 210 detects the rotation speed of the variable speed rotor 72.
- the detection unit 210 sends detection information regarding the number of revolutions as a detection result to the brake control unit 230.
- the brake unit 220 stops the rotation of at least one of the variable speed input shaft Av or the variable speed rotor 72.
- the brake unit 220 of the present embodiment stops the rotation of the variable speed input shaft Av.
- the brake unit 220 is provided in the planetary gear carrier main body 23.
- the brake unit 220 is provided in the planetary gear cylindrical unit 25 inside the transmission casing 41.
- the brake unit 220 restrains the rotation of the planetary gear carrier main body 23 to restrain the rotation of the input-side planetary gear carrier shaft 27i fixed to the planetary gear input-side arm unit 26. Thereby, the brake unit 220 stops the rotation of the planetary gear carrier shaft 27 that is the variable speed input shaft Av.
- the brake part 220 is, for example, a brake disk that sandwiches and fixes a flange provided in the planetary gear cylindrical part 25.
- the brake control unit 230 sends an instruction to stop at least one of the variable speed input shaft Av or the variable speed rotor 72 to the brake unit 220 based on the detection result of the detection unit 210.
- the brake control unit 230 of the present embodiment considers that the detection result is in an abnormal state when the detection result satisfies a predetermined criterion, and sends an instruction to stop the rotation of the variable speed rotor 72 to the brake unit 220.
- the brake control unit 230 sends an instruction to stop the supply of electric power to the variable speed electric motor 71 to the rotation speed control device 100 when it is regarded as being in an abnormal state.
- the brake control unit 230 considers that the state is abnormal when the rotation speed detected by the detection unit 210 exceeds the reference value, and sends an instruction to the brake unit 220.
- the brake control unit 230 is configured as a part of the main controller 120 described later.
- the main control device 120 controls the operation of the rotation speed control device 100 and the braking mechanism 200.
- Main controller 120 is configured by a computer.
- the main control device 120 of the present embodiment controls the operation of the rotation speed control device 100 and also controls the operation of the brake unit 220 as a part of the braking mechanism 200.
- the main control device 120 includes a first reception unit 121, a second reception unit 122, a calculation unit 123, and an interface 124.
- the 1st reception part 121 receives the instruction
- the first reception unit 121 sends the input instruction information to the calculation unit 123.
- the second reception unit 122 receives detection information from the detection unit 210.
- the second reception unit 122 sends the input detection information to the calculation unit 123.
- the calculation unit 123 creates an instruction to change the frequency for the rotation speed control device 100 according to the instruction information received by the first reception unit 121.
- the calculation unit 123 determines whether or not the detection information input to the second reception unit 122 exceeds a predetermined reference value, and creates an instruction for the brake unit 220.
- the reference value is a value that can be considered that an abnormal state of the variable speed motor 71 has occurred.
- the reference value of the first embodiment is a value that is larger than the rated rotational speed of the variable speed rotor 72 and corresponds to the rotational speed that can be regarded as over-rotating.
- the calculation unit 123 creates an instruction to restrain the rotation of the planetary gear carrier body 23 to the brake unit 220 when the detection information exceeds a predetermined reference value.
- the calculation unit 123 outputs the created instruction information to the interface 124.
- the interface 124 gives an instruction to the rotation speed control device 100 and the brake unit 220 based on the instruction information input from the calculation unit 123. Therefore, the brake control unit 230 of the present embodiment is configured by the second reception unit 122, the calculation unit 123, and the interface 124 of the main control device 120.
- the rotational speed of the sun gear shaft 12 as the output shaft Ao is ⁇ s
- the rotational speed of the internal gear carrier shaft 37 as the constant speed input shaft Ac is ⁇ i
- the number of teeth of the sun gear 11 is Zs
- the number of teeth of the internal gear 17 is Zi.
- the rotational speed ⁇ i (rated rotational speed) of the constant speed rotor 52 is 1500 rpm.
- the maximum speed ⁇ h (rated speed) of the variable speed rotor 72 is 900 rpm. Further, suppose that the number of teeth Zs of the sun gear 11, the number of teeth Zi of the internal gear 17, and the ratio Zi / Zs are four.
- the direction of rotation of the constant-speed rotor 52 (internal gear 17) is set to normal rotation (rotation in the first direction R1), and the direction of rotation of the variable-speed rotor 72 (planetary gear carrier 21) is determined to be rotation of the constant-speed rotor 52.
- the maximum rotational speed ( ⁇ 900 rpm) in the opposite direction (rotation in the second direction R2), the rotational speed ⁇ s of the sun gear shaft 12 as the output shaft Ao is ⁇ 10500 rpm. This rotational speed ( ⁇ 10500 rpm) is the maximum rotational speed of the sun gear shaft 12.
- the internal gear 17 corresponding to the constant speed input shaft Ac is rotated forward at +1500 rpm, and the planetary gear carrier 21 corresponding to the variable speed input shaft Av is rotated reversely at ⁇ 900 rpm.
- the rotational speed ⁇ s of the output shaft Ao becomes the maximum rotational speed.
- variable speed range of the variable speed input shaft Av is from ⁇ 900 rpm to +900 rpm
- the rotational speed ⁇ s of the output shaft Ao decreases as the rotational speed of the variable speed input shaft Av approaches +900 rpm.
- the direction of rotation of the constant speed rotor 52 is normal, and the direction of rotation of the variable speed rotor 72 is the minimum number of rotations (-90 rpm) opposite to the rotation of the constant speed rotor 52, the number of rotations of the sun gear shaft 12 Is -6450 rpm.
- the rotation speed (rated rotation speed) of the constant speed rotor 52 is +1500 rpm
- the rotation speed of the variable speed rotor 72 in the motor mode is controlled in the range of ⁇ 300 to ⁇ 900 rpm by the frequency control by the rotation speed control device 100.
- the frequency of the electric power supplied to the variable speed motor 71 is controlled in the range of 16.7 Hz to 50 Hz
- the rotational speed of the sun gear shaft 12 that is the output shaft Ao is controlled in the range of -7500 to -10500 rpm. be able to.
- This range is the variable speed range of the sun gear shaft 12, which is the output shaft Ao of the variable speed gearbox 1.
- the variable speed gearbox 1 normally rotates the output shaft Ao within this variable speed range.
- variable speed gear 1 when the detection result of the detection unit 210 exceeds the reference value, an instruction from the calculation unit 123 is sent to the brake unit 220 via the interface 124. In addition, in such a case, an instruction to stop the supply of electric power to the variable speed motor 71 is sent to the rotation speed control device 100 via the interface 124. As a result, the variable speed electric motor 71 is urgently stopped and the rotation of the planetary gear cylindrical portion 25 can be stopped by the brake portion 220. By stopping the rotation of the planetary gear cylindrical portion 25, the rotation of the planetary gear carrier body 23 is restricted, and the rotation of the input-side planetary gear carrier shaft 27i fixed to the planetary gear input-side arm portion 26 is restricted.
- variable speed input shaft Av and the variable speed rotor 72 can be stopped according to the abnormal state of the variable speed motor 71.
- the variable speed motor 71 can be stopped regardless of the operation status of the constant speed motor 51.
- the input to which the variable speed rotor 72 is connected is prevented without inhibiting the rotation of the internal gear carrier shaft 37 to which the constant speed rotor 52 is connected.
- the rotation of the side planetary gear carrier shaft 27i can be stopped. Thereby, the overspeed of the variable speed rotor 72 can be suppressed without affecting the operation state of the constant speed motor 51.
- the rotation speed of the variable speed rotor 72 is detected by the detection unit 210, and the calculation unit 123 determines whether or not the detection result exceeds the reference value. Thereby, it is possible to monitor whether or not an abnormality has occurred in the rotation of the variable speed rotor 72. Therefore, it is possible to more effectively suppress the overspeeding of the variable speed rotor 72 that causes an abnormality in the rotational speed.
- variable speed step-up gear 1A according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
- the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- the variable speed step-up gear 1A according to the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the detection unit 210A and the brake unit 220A.
- the configuration of the braking mechanism 200A is partially different from that of the first embodiment.
- the braking mechanism 200A of the second embodiment detects an abnormal state of the variable speed electric motor 71, stops the rotation of the variable speed input shaft Av, and continues the rotation of the constant speed rotor 52. That is, the braking mechanism 200A stops only the variable speed input shaft Av without hindering the rotation of the constant speed rotor 52.
- the braking mechanism 200A of the second embodiment includes a detection unit 210A, a brake unit 220A, and a brake control unit 230A.
- the detection unit 210A of the second embodiment is provided at a position where the variable speed rotor bearing 85o can be monitored.
- the detection unit 210A detects the temperature of the variable speed rotor bearing 85o.
- the detection unit 210A sends detection information regarding the temperature of the variable speed rotor bearing 85o, which is a detection result, to the brake control unit 230A.
- the brake unit 220A of the second embodiment stops the rotation of the variable speed input shaft Av.
- the brake part 220A is provided at the output side end of the planetary gear cylindrical part 25 at a position where it can be visually recognized from the outside.
- the brake part 220 ⁇ / b> A stops the rotation of the planetary gear carrier body 23 via the planetary gear cylindrical part 25.
- the brake part 220A restrains the rotation of the planetary gear carrier main body 23 to restrain the rotation of the input planetary gear carrier shaft 27i fixed to the planetary gear input side arm part 26. Thereby, the brake unit 220A indirectly stops the rotation of the planetary gear carrier shaft 27 that is the variable speed input shaft Av.
- the brake control unit 230A is configured as a part of the main control device 120.
- the reference value used for determination of the brake control unit 230A is different from that of the first embodiment.
- the reference value of the brake control unit 230A of the second embodiment is a value that is larger than the temperature that can be allowed by the variable speed rotor bearing 85o when the variable speed rotor 72 rotates at the rated speed, and the variable speed rotor is caused by overspeed. This value corresponds to the temperature at which the bearing 85o can be regarded as being heated.
- the detection unit 210A detects the temperature of the variable speed rotor bearing 85o that supports the variable speed rotor 72, and calculates whether the detection result exceeds a reference value. This is determined by the unit 123. This makes it possible to monitor whether the temperature of the variable speed rotor bearing 85o has become too high. Therefore, when an abnormality occurs in the variable speed rotor 72 such that the temperature of the variable speed rotor bearing 85o increases, overspeed can be more effectively suppressed.
- variable speed step-up gear 1B of the third embodiment will be described with reference to FIG.
- symbol is attached
- the variable speed increaser 1B according to the third embodiment is different from the first embodiment and the second embodiment in the configuration of the detection unit 210B and the brake unit 220B.
- the configuration of the braking mechanism 200B is different from the first embodiment and the second embodiment.
- the braking mechanism 200B of the third embodiment detects an abnormal state of the variable speed electric motor 71, directly stops the rotation of the variable speed rotor 72, and continues the rotation of the constant speed rotor 52. That is, the braking mechanism 200B stops only the variable speed rotor 72 without inhibiting the rotation of the constant speed rotor 52.
- the braking mechanism 200B of the third embodiment includes a detection unit 210B, a brake unit 220B, and a brake control unit 230B.
- the detection unit 210 ⁇ / b> B of the third embodiment is provided in the variable speed rotor 72.
- the detection unit 210B detects the frequency of the variable speed rotor 72.
- the detection unit 210B sends detection information regarding the frequency of the variable speed rotor 72, which is a detection result, to the brake control unit 230B.
- the brake unit 220B of the third embodiment stops the rotation of the variable speed rotor 72.
- the brake part 220 ⁇ / b> B is provided inside the variable speed motor 71 at the end of the variable speed rotor 72 on the input side in the axial direction.
- the brake unit 220B directly stops the rotation of the variable speed rotor 72 itself.
- the brake control unit 230B is configured as a part of the main control device 120.
- the reference value used for determination of the brake control unit 230B is different from that of the first embodiment and the second embodiment.
- the reference value of the brake control unit 230B of the third embodiment is a value larger than the allowable frequency when the variable speed rotor 72 rotates at the rated speed, and the variable speed rotor bearing 85o vibrates greatly due to excessive rotation. It is a value corresponding to the frequency that can be regarded as being.
- the frequency of the variable speed rotor 72 is detected by the detection unit 210B, and the calculation unit 123 determines whether or not the detection result exceeds the reference value. .
- the calculation unit 123 determines whether or not the detection result exceeds the reference value.
- variable speed gear 1C according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
- the same components as those in the first embodiment to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
- the variable speed increaser 1C according to the fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the detection unit 210C.
- the configuration of the braking mechanism 200C is different from the first embodiment to the third embodiment.
- the braking mechanism 200C according to the fourth embodiment indirectly detects the abnormal state of the variable speed motor 71, stops the rotation of the variable speed input shaft Av, and continues the rotation of the constant speed rotor 52. That is, the braking mechanism 200 ⁇ / b> C stops only the variable speed input shaft Av without inhibiting the rotation of the constant speed rotor 52.
- the braking mechanism 200C according to the fourth embodiment includes a detection unit 210C, a brake unit 220C, and a brake control unit 230C.
- the detection unit 210C of the fourth embodiment is provided in the rotation speed control device 100.
- the detection unit 210 ⁇ / b> C detects the state of the rotation speed control device 100. That is, the detection unit 210 ⁇ / b> C indirectly monitors the change in the state of the variable speed rotor 72 accompanying the change in the state of the rotation speed control device 100 by detecting the state of the rotation speed control device 100.
- the detection unit 210C sends detection information regarding the state of the rotation speed control device 100, which is a detection result, to the brake control unit 230C.
- the brake unit 220C of the fourth embodiment stops the rotation of the variable speed input shaft Av.
- the brake part 220C has the same configuration as in the first embodiment.
- the brake control unit 230C is configured as a part of the main control device 120.
- the reference value used for determination of the brake control unit 230C is different from the first embodiment to the third embodiment.
- the reference value of the brake control unit 230C of the fourth embodiment is a value that can be considered that the rotation speed control device 100 is out of order.
- the state of the rotation speed control device 100 is detected by the detection unit 210C, and the calculation unit 123 determines whether or not the detection result exceeds the reference value. . Thereby, it can be monitored whether abnormality, such as a failure, has arisen in the rotation speed control apparatus 100. For this reason, when the rotational speed control device 100 fails and abnormally occurs in the variable speed rotor 72, over-rotation can be suppressed more effectively.
- a four-pole three-phase induction motor is exemplified as the constant-speed motor 51 suitable for rotating the compressor C at high speed, and the rotation speed of the compressor C is variable within a certain range. Therefore, as a suitable variable speed motor 71, a six-pole three-phase induction motor is illustrated. However, when it is not necessary to rotate the drive target at a high speed, other types of electric motors may be used as the constant speed electric motor 51 and the variable speed electric motor 71.
- the shaft insertion hole 74 is formed in the variable speed rotor 72, and the constant speed rotor 52 is inserted in the shaft insertion hole 74.
- the shaft insertion hole 74 is formed in the constant speed rotor 52, and this shaft The variable speed rotor 72 may be inserted into the insertion hole 74.
- the constant speed rotor 52, the variable speed rotor 72, and the sun gear shaft 12 are arranged on the same axis Ar, but the present invention is not limited to this.
- the variable speed electric motor 71 may be arranged such that the axis Ar of the variable speed rotor 72 is parallel to the axis Ar of the constant speed rotor 52 and is at a different position.
- the brake units 220, 220A, 220B, and 220C of the present embodiment stop the rotation of the internal gear carrier shaft 37 that is the variable speed input shaft Av and the variable speed rotor 72, but have such a configuration. It is not limited.
- the brake units 220, 220 ⁇ / b> A, 220 ⁇ / b> B, and 220 ⁇ / b> C may be configured to directly stop both the variable speed input shaft Av and the variable speed rotor 72.
- brake control units 230, 230A, 230B, and 230C of the present embodiment are configured as a part of the main control device 120, they are not limited to such a configuration.
- the brake control units 230, 230A, 230B, and 230C may be configured integrally with the detection unit 210C, for example.
- the state of the variable speed motor 71 detected by the detection units 210, 210A, 210B, and 210C is not limited to the above-described embodiment, and can be used when detecting an abnormal state of the variable speed motor 71. Any information may be used.
- the detection unit may detect the supply state of power to the variable speed gear 1. In this case, when a power failure occurs and the supply of electric power to the variable speed increaser 1 is stopped, the brake control unit may regard the variable speed electric motor 71 as being in an abnormal state and send an instruction to the brake unit.
- variable speed increaser it is possible to suppress the rotation speed of the variable speed rotor 72 from becoming larger than the rated rotation speed.
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Abstract
可変速増速機(1)は、電動装置(50)と変速装置(10)とを備える。変速装置(10)は、内歯車キャリア軸(37)が定速入力軸(Ac)を成し、遊星歯車キャリア軸(27)が可変速入力軸(Av)を成している。電動装置(50)は、定速入力軸(Ac)を回転させる定速ロータ(52)を有する定速電動機(51)と、可変速入力軸(Ac)に接続される可変速ロータ(72)を有する可変速電動機(71)と、を有する。可変速増速機(1)は、可変速電動機(71)の異常状態を検出して、可変速入力軸(Ac)または可変速ロータ(72)の少なくとも一方の回転を停止させるとともに、定速ロータ(52)の回転を継続させる制動機構(200)をさらに備える。
Description
本発明は、可変速増速機に関する。
圧縮機等の回転機械を駆動する装置としては、回転駆動力を発生する電動装置と、電動装置で発生した回転駆動力を変速させて回転機械に伝える変速装置と、を備えている可変速増速機がある。
特許文献1には、変速比を正確に制御するために、電動装置として定速電動機と変速用の可変速電動機とを用い、変速装置として遊星歯車変速装置を用いたものが記載されている。この装置では、可変速電動機の回転数を変えることで、回転機械に接続される変速装置の出力軸の回転数を変えることができる。
上記装置において、何らかの異常が生じた場合に、電源が断たれることによって定速電動機及び駆動対象である回転機械は自然に回転数が落ちる。一方、可変速電動機は、定速電動機の回転数や回転機械の慣性によって回転数が決まってしまう場合がある。これにより、可変速電動機の可変速ロータの回転数が定格回転数よりも大きくなってしまうという課題がある。
本発明は、可変速ロータの回転数が定格回転数よりも大きくなってしまうことを抑えることが可能な可変速増速機を提供する。
本発明の第一の態様に係る可変速増速機は、回転駆動力を発生する電動装置と、前記電動装置で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える変速装置と、を備え、前記変速装置は、軸線を中心として自転する太陽歯車と、前記太陽歯車に固定され、前記軸線を中心として、軸方向に延びる太陽歯車軸と、前記太陽歯車と噛み合い、前記軸線を中心として公転すると共に自身の中心線を中心として自転する遊星歯車と、前記軸線を中心として環状に複数の歯が並び、前記遊星歯車と噛み合う内歯車と、前記軸線を中心として軸方向に延びる遊星歯車キャリア軸を有し、前記遊星歯車を、前記軸線を中心として公転可能に且つ前記遊星歯車自身の中心線を中心として自転可能に支持する遊星歯車キャリアと、前記軸線を中心として軸方向に延びる内歯車キャリア軸を有し、前記内歯車を、前記軸線を中心として自転可能に支持する内歯車キャリアと、を有し、前記太陽歯車軸が前記駆動対象に接続される出力軸を成し、前記内歯車キャリア軸が定速入力軸を成し、前記遊星歯車キャリア軸が可変速入力軸を成し、前記電動装置は、前記変速装置の前記定速入力軸を第一方向に回転させる定速ロータを有する定速電動機と、前記変速装置の前記可変速入力軸に接続され、前記軸線を中心として円筒状をなし、軸方向に貫通した軸挿通孔に前記定速入力軸が挿通されている可変速ロータを有する可変速電動機と、を有し、前記可変速電動機の異常状態を検出して、前記可変速入力軸または前記可変速ロータの少なくとも一方の回転を停止させるとともに、前記定速ロータの回転を継続させる制動機構をさらに備える。
このような構成によれば、可変速電動機の異常状態に応じて、可変速入力軸または可変速ロータを停止させることができる。これにより、定速電動機の運転状況によらずに、可変速電動機のみを停止させることができる。
本発明の第二の態様に係る可変速増速機では、第一の態様において、前記制動機構は、前記可変速電動機の状態を検出する検出部と、前記可変速入力軸または前記可変速ロータの少なくとも一方の回転を停止させるブレーキ部と、前記検出部の検出結果が異常状態であるとみなせる場合に、前記可変速入力軸または前記可変速ロータの少なくとも一方の回転を停止させる指示を前記ブレーキ部に送るブレーキ制御部とを有していてもよい。
このような構成によれば、ブレーキ部によって定速ロータの回転を阻害することなく、可変速入力軸または可変速ロータの回転を停止することができる。これにより、定速電動機の運転状況に影響を与えることなく、可変速入力軸または可変速ロータの過回転を抑えることができる。
本発明の第三の態様に係る可変速増速機では、第二の態様において、前記検出部は、前記可変速ロータの回転数を検出し、前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した前記回転数が基準値を超えた場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送ってもよい。
このような構成によれば、可変速ロータの回転に異常が生じていないかを監視することができる。そのため、回転数に異常が生じるような可変速ロータの過回転をより効果的に抑えることができる。
本発明の第四の態様に係る可変速増速機では、第二または第三のいずれか一つの態様において、前記検出部は、前記可変速ロータを支持する軸受の温度を検出し、前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した前記温度が基準値を超えた場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送ってもよい。
このような構成によれば、軸受の温度が高くなりすぎていないかを監視することができる。そのため、軸受の温度が上昇するような異常が可変速ロータに生じた場合に、過回転をより効果的に抑えることができる。
本発明の第五の態様に係る可変速増速機では、第二から第四のいずれか一つの態様において、前記検出部は、前記可変速ロータの振動数を検出し、前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した前記振動数が基準値を超えた場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送ってもよい。
このような構成によれば、可変速ロータが大きく振動していないかを監視することができる。そのため、可変速ロータが大きく振動するような異常が可変速ロータに生じた場合に、過回転をより効果的に抑えることができる。
本発明の第六の態様に係る可変速増速機では、第二から第五のいずれか一つの態様において、前記検出部は、前記可変速ロータの回転数を制御する回転数制御装置の状態を検出し、前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した回転数制御装置の状態が、前記回転数制御装置が故障しているとみなせる場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送ってもよい。
このような構成によれば、回転数制御装置に故障等の異常が生じているか否かを監視することができる。そのため、回転数制御装置に故障することで可変速ロータに異常に生じた場合に、過回転をより効果的に抑えることができる。
本発明によれば、可変速ロータの回転数が定格回転数よりも大きくなってしまうことを抑えることができる。
《第一実施形態》
以下、本発明の実施形態の可変速増速機1について、図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の可変速増速機1は、回転駆動力を発生する電動装置50と、電動装置50で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える変速装置10と、を備えている。可変速増速機1は、例えば、圧縮機システム等の流体機械システムに適用することができる。可変速増速機1は、駆動対象として、圧縮機Cに接続されている。電動装置50は、電動装置支持部50Sによって架台90に支持されている。変速装置10は、変速装置指示部10Sによって架台90に支持されている。
以下、本発明の実施形態の可変速増速機1について、図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の可変速増速機1は、回転駆動力を発生する電動装置50と、電動装置50で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える変速装置10と、を備えている。可変速増速機1は、例えば、圧縮機システム等の流体機械システムに適用することができる。可変速増速機1は、駆動対象として、圧縮機Cに接続されている。電動装置50は、電動装置支持部50Sによって架台90に支持されている。変速装置10は、変速装置指示部10Sによって架台90に支持されている。
変速装置10は、遊星歯車変速装置である。この変速装置10は、図2に示すように、太陽歯車11と、複数の遊星歯車15と、内歯車17と、遊星歯車キャリア21と、内歯車キャリア31と、変速ケーシング41と、を有する。
太陽歯車11は、水平方向に延在する軸線Arを中心として自転する。変速ケーシング41は、太陽歯車11、複数の遊星歯車15、内歯車17、遊星歯車キャリア21、及び内歯車キャリア31を覆っている。
以下、軸線Arが延びている方向を軸方向とし、軸方向の一方側を出力側、出力側の反対側を入力側とする。また、軸線Arを中心とする径方向を単に径方向という。
太陽歯車軸12は、太陽歯車11に固定されている。太陽歯車軸12は、軸線Arを中心として円柱状を成している。太陽歯車軸12は、太陽歯車11から軸方向の出力側に延びている。この太陽歯車軸12の出力側端部には、接続フランジ13が形成されている。この接続フランジ13には、例えば、駆動対象としての圧縮機Cのロータが接続される。太陽歯車軸12は、太陽歯車11の出力側に配置されている太陽歯車軸受42により、軸線Arを中心として自転可能に支持されている。太陽歯車軸受42は、径方向外側に向かって広がる環状のケーシングフランジ45の出力側に取り付けられている。ケーシングフランジ45は、変速ケーシング41に着脱可能とされている。
遊星歯車15は、太陽歯車11と噛み合っている。遊星歯車15は、軸線Arを中心として公転すると共に自身の中心線Apを中心として自転する。
内歯車17は、複数の遊星歯車15と噛み合っている。内歯車17は、軸線Arを中心として環状に複数の歯が並んでいる。
遊星歯車キャリア21は、複数の遊星歯車15を、軸線Arを中心として公転可能に、且つ、遊星歯車15自身の中心線Apを中心として自転可能に支持している。遊星歯車キャリア21は、遊星歯車軸22と、遊星歯車キャリア本体23と、遊星歯車キャリア軸27と、を有する。
遊星歯車軸22は、複数の遊星歯車15毎に設けられている。遊星歯車軸22は、遊星歯車15の中心線Apを軸方向に貫通し、遊星歯車15をその中心線Apを中心として自転可能に支持する。
遊星歯車キャリア本体23は、複数の遊星歯車軸22の相互の位置を固定している。遊星歯車キャリア本体23は、遊星歯車出力側アーム部24と、遊星歯車円筒部25と、遊星歯車入力側アーム部26と、を有する。
遊星歯車出力側アーム部24は、複数の遊星歯車軸22から径方向外側に延びている。遊星歯車円筒部25は、遊星歯車出力側アーム部24の径方向外側端から入力側に軸方向に延びている。遊星歯車円筒部25は、軸線Arを中心として円筒状を成すように間隔を空けて複数配置されている。遊星歯車円筒部25は、遊星歯車出力側アーム部24に対して着脱自在とされている。遊星歯車入力側アーム部26は、遊星歯車円筒部25の出力側端から径方向内側に延びている。
遊星歯車キャリア軸27は、遊星歯車キャリア本体23に固定されている。遊星歯車キャリア軸27は、軸線Arを中心として軸方向に延びている。遊星歯車キャリア軸27は、遊星歯車出力側アーム部24から出力側に延びる出力側遊星歯車キャリア軸27oと、遊星歯車入力側アーム部26から入力側に延びる入力側遊星歯車キャリア軸27iと、を有する。出力側遊星歯車キャリア軸27oと入力側遊星歯車キャリア軸27iとは、いずれも、軸線Arを中心として円筒状を成す。
出力側遊星歯車キャリア軸27oは、遊星歯車出力側アーム部24よりも出力側に配置されている第一遊星歯車キャリア軸受43により、軸線Arを中心として自転可能に支持されている。第一遊星歯車キャリア軸受43は、太陽歯車軸受42とは軸方向の反対側からケーシングフランジ45に取り付けられている。出力側遊星歯車キャリア軸27oの内周側には、太陽歯車軸12が挿通されている。
入力側遊星歯車キャリア軸27iは、遊星歯車入力側アーム部26よりも入力側に配置されている第二遊星歯車キャリア軸受44により、軸線Arを中心として自転可能に支持されている。第二遊星歯車キャリア軸受44は、変速ケーシング41に取り付けられている。入力側遊星歯車キャリア軸27iの入力側端には、径方向外側に向かって広がる環状の遊星歯車フランジ28が形成されている。
内歯車キャリア31は、内歯車17を、軸線Arを中心として自転可能に支持している。内歯車キャリア31は、内歯車17が固定されている内歯車キャリア本体33と、内歯車キャリア本体33に固定され軸線Arを中心として軸方向に延びる内歯車キャリア軸37と、を有する。
内歯車キャリア本体33は、軸線Arを中心として円筒状を成して内周側に内歯車17が固定されている内歯車円筒部35と、内歯車円筒部35の入力側端から径方向内側に延びる内歯車入力側アーム部36と、を有する。
軸線Arを中心として円柱状を成す内歯車キャリア軸37は、軸線Arを中心として円柱状を成す太陽歯車軸12の入力側に配置されている。内歯車キャリア本体33の内歯車入力側アーム部36は、内歯車キャリア軸37に固定されている。内歯車キャリア軸37の入力側の部分は、円筒状の入力側遊星歯車キャリア軸27iの内周側に挿通されている。
電動装置50は、図3に示すように、内歯車キャリア軸37を定速で回転駆動させる定速電動機51と、入力側遊星歯車キャリア軸27iを任意の回転数で回転駆動させる可変速電動機71とを有している。
内歯車キャリア軸37は、定速電動機51の駆動力によって定速で回転する定速入力軸Acである。入力側遊星歯車キャリア軸27iは、可変速電動機71の駆動力によって任意の回転数で回転する可変速入力軸Avである。
可変速増速機1は、可変速電動機71の回転数を変えることによって、駆動対象に接続される変速装置10の出力軸Aoである太陽歯車軸12の回転数を変えることができる。
定速電動機51は、変速装置10の内歯車キャリア軸37を回転駆動させる。可変速電動機71は、変速装置10の入力側遊星歯車キャリア軸27iを回転駆動させる。電動装置50は、定速電動機51を冷却するための冷却ファン91と、冷却ファン91を覆うファンカバー92と、を有する。
本実施形態において、定速電動機51は、例えば、4極の三相誘導電動機である。また、可変速電動機71は、極数が定速電動機51よりも多い6極の三相誘導電動機である。なお、定速電動機51及び可変速電動機71の仕様はこれに限ることはなく、適宜仕様を変更することができる。
定速電動機51は、定速ロータ52と、定速ステータ66と、定速電動機ケーシング61と、を有している。定速電動機51は、定速ロータ52(内歯車17)を軸線Arの周方向の第一方向R1(図4参照、正方向)に回転駆動させる。定速ロータ52が第一方向R1に回転することによって、内歯車キャリア軸37及び内歯車キャリア31は、第一方向R1に回転する。
定速ロータ52は、軸線Arを中心として自転する。定速ロータ52は、変速装置10の定速入力軸Acである内歯車キャリア軸37に接続されている。定速ロータ52は、軸線Arを中心として円柱状を成す定速ロータ軸53と、定速ロータ軸53の外周に固定されている導体56と、を有する。定速ロータ軸53の入力側端には、冷却ファン91が固定されている。
定速ステータ66は、定速ロータ52の外周側に配置されている。定速ステータ66は、定速ロータ52の導体56の径方向外側に配置されている。この定速ステータ66は、複数のコイルで形成されている。
定速電動機ケーシング61は、定速ステータ66が内周側に固定されている。定速電動機ケーシング61は、定速ケーシング本体62と、蓋63i,63oとを有している。定速ケーシング本体62は、軸線Arを中心として円筒状を成している。定速ケーシング本体62は、内周側に定速ステータ66が固定されている。蓋63i,63oは、円筒状の定速ケーシング本体62の軸方向の両端を塞いでいる。各々の蓋63i,63oには、定速ロータ軸53を、軸線Arを中心として自転可能に支持する定速ロータ軸受65i,65oが取り付けられている。各々の蓋63i,63oには、定速ロータ軸受65iよりも径方向外側の位置で、軸方向に貫通する複数の開口64が形成されている。
定速ロータ軸53の入力側端は、定速電動機ケーシング61の入力側の蓋63iから、入力側に突出している。定速ロータ軸53の入力側端に、冷却ファン91が固定されている。
定速ロータ52が回転すると、冷却ファン91も定速ロータ52と一体的に回転する。ファンカバー92は、冷却ファン91の外周側に配置されている円筒状のカバー本体93と、カバー本体93の入口側の開口64に取り付けられ、複数の空気孔が形成されている空気流通板94と、を有する。ファンカバー92は、定速電動機ケーシング61の入力側の蓋63iに固定されている。
可変速電動機71は、可変速ロータ72と、可変速ステータ86と、可変速電動機ケーシング81と、を有している。可変速電動機71は、可変速ロータ72(遊星歯車キャリア21)を軸線Arの周方向の第一方向R1及び第一方向R1とは反対方向の第二方向R2(図4参照)に回転駆動させることができる。即ち、可変速電動機71は、正回転及び逆回転が可能である。
可変速電動機71は、可変速ロータ72を第一方向R1に回転させることによって発電機として機能する。可変速電動機71が発電機として機能する状態を発電機モードと呼ぶ。即ち、可変速電動機71の可変速ロータ72は、発電機モードにおいて第一方向R1に回転する。
可変速電動機71は、可変速ロータ72を第一方向R1とは反対の第二方向R2に回転させることによって電動機として機能する。可変速電動機71が電動機として機能する状態を電動機モードと呼ぶ。即ち、可変速電動機71の可変速ロータ72は、電動機モードにおいて第二方向R2に回転する。
可変速ロータ72が第一方向R1に回転することによって、遊星歯車キャリア軸27及び遊星歯車キャリア21は、第一方向R1に回転する。
可変速ロータ72は、軸線Arを中心として自転する。可変速ロータ72は、可変速入力軸Avである入力側遊星歯車キャリア軸27iに接続されている。可変速ロータ72は、可変速ロータ軸73と、可変速ロータ軸73の外周に固定されている導体76と、を有する。可変速ロータ軸73は、軸線Arを中心として円筒状を成し、軸方向に貫通した軸挿通孔74を有している。可変速ロータ軸73の軸挿通孔74には、定速入力軸Acである内歯車キャリア軸37が挿通されている。可変速ロータ軸73の出力側端には、径方向外側に向かって広がる環状の可変速フランジ73oが形成されている。
可変速ステータ86は、可変速ロータ72の外周側に配置されている。可変速ステータ86は、可変速ロータ72の導体76の径方向外側に配置されている。可変速ステータ86は、複数のコイルで形成されている。
可変速電動機ケーシング81は、可変速ステータ86が内周側に固定されている。可変速電動機ケーシング81は、可変速ケーシング本体82と、出力側蓋83oと、入口側蓋83iと、を有している。可変速ケーシング本体82は、軸線Arを中心として円筒状を成している。可変速ケーシング本体82は。内周側に可変速ステータ86が固定されている。出力側蓋83oは、円筒状の可変速ケーシング本体82の出力側端を塞いでいる。入口側蓋83iは、可変速ステータ86よりも入力側に配置され円筒状の可変速ケーシング本体82の内周側に固定されている。各々の蓋83i,83oには、可変速ロータ軸73を、軸線Arを中心として自転可能に支持する可変速ロータ軸受85i,85oが取り付けられている。各々の蓋83i,83oには、可変速ロータ軸受85i,85oよりも径方向外側の位置で、軸方向に貫通する複数の開口84が形成されている。
可変速電動機ケーシング81の各々の蓋83i,83oに形成されている複数の開口84、及び、定速電動機ケーシング61の各蓋63i,63oに形成されている複数の開口64により、可変速電動機ケーシング81内の空間と定速電動機ケーシング61内の空間とが連通している。
また、本実施形態の可変速増速機1において、定速ロータ52と、可変速ロータ72と、太陽歯車軸12とは同一の軸線Ar上に配置されている。
本実施形態の可変速増速機1は、図1に示すように、回転数制御装置100と、制動機構200と、主制御装置120と、をさらに備えている。
回転数制御装置100は、可変速電動機71の回転数を制御する。回転数制御装置100は、供給される電力の周波数を変えて可変速電動機71の回転方向を変更させるインバータである。回転数制御装置100は、主制御装置120から指示された周波数の電力を可変速電動機71に供給する。可変速電動機71の可変速ロータ72は、この周波数に応じた回転数で回転する。このように、可変速ロータ72の回転数が変化するために、可変速ロータ72に接続されている変速装置10の遊星歯車キャリア21の回転数も変化する。この結果、変速装置10の出力軸Aoの回転数も変化する。回転数制御装置100は、可変速電動機71の回転方向も変更させる。即ち、回転数制御装置100は、可変速ロータ72を正回転、及び逆回転させることができる。
制動機構200は、可変速電動機71の異常状態を検出して、可変速入力軸Avまたは可変速ロータ72の少なくとも一方の回転を停止させるとともに、定速ロータ52の回転を継続させる。即ち、制動機構200は、定速ロータ52の回転を阻害することなく、可変速入力軸Avまたは可変速ロータ72の少なくとも一方を停止させる。本実施形態の制動機構200は、異常状態が生じた際に、可変速入力軸Avまたは可変速ロータ72の少なくとも一方に制動をかけるとともに、同時に可変速電動機71の運転を停止させる。本実施形態の制動機構200は、検出部210と、ブレーキ部220と、ブレーキ制御部230とを有する。
検出部210は、可変速電動機71の異常状態を検出する。本実施形態の検出部210は、図3に示すように、可変速ロータ72に設けられている。検出部210は、可変速ロータ72の回転数を検出する。検出部210は、検出結果である回転数の関する検出情報をブレーキ制御部230に送る。
ブレーキ部220は、可変速入力軸Avまたは可変速ロータ72の少なくとも一方の回転を停止させる。本実施形態のブレーキ部220は、可変速入力軸Avの回転を停止させる。ブレーキ部220は、図2に示すように、遊星歯車キャリア本体23に設けられている。具体的には、ブレーキ部220は、変速ケーシング41の内部で遊星歯車円筒部25に設けられている。ブレーキ部220は、遊星歯車キャリア本体23の自転を拘束することで、遊星歯車入力側アーム部26に固定された入力側遊星歯車キャリア軸27iの自転を拘束する。これにより、ブレーキ部220は、可変速入力軸Avである遊星歯車キャリア軸27の回転を停止させる。ブレーキ部220は、例えば、遊星歯車円筒部25に設けられたフランジを挟み込んで固定するブレーキディスクである。
ブレーキ制御部230は、図1に示すように、検出部210の検出結果に基づいて、可変速入力軸Avまたは可変速ロータ72の少なくとも一方の回転を停止させる指示をブレーキ部220に送る。本実施形態のブレーキ制御部230は、検出結果が予め定めた基準を満たした場合に異常状態であるとみなし、可変速ロータ72の自転を停止させる指示をブレーキ部220に送る。ブレーキ制御部230は、異常状態であるとみなした場合に、回転数制御装置100に対して可変速電動機71への電力の供給を停止させる指示を送る。ブレーキ制御部230は、検出部210が検出した回転数が基準値を超えた場合に異常状態であるとみなし、ブレーキ部220に指示を送る。ブレーキ制御部230は、後述する主制御装置120の一部として構成されている。
主制御装置120は、回転数制御装置100や制動機構200の動作を制御する。主制御装置120は、コンピュータで構成されている。本実施形態の主制御装置120は、回転数制御装置100の動作を制御するともに、制動機構200の一部としてブレーキ部220の動作を制御する。主制御装置120は、第一受付部121と、第二受付部122と、演算部123と、インタフェース124と、を有する。
第一受付部121は、オペレータからの指示を直接受け付けるまたは上位制御装置からの指示を受け付ける。第一受付部121は、入力された指示情報を演算部123に送る。
第二受付部122は、検出部210から検出情報が入力される。第二受付部122は、入力された検出情報を演算部123に送る。
演算部123は、第一受付部121で受け付けた指示情報に応じて回転数制御装置100に対して周波数を変更する指示を作成する。演算部123は、第二受付部122に入力された検出情報が予め定めた基準値を超えているか否かを判定し、ブレーキ部220に対する指示を作成する。ここで、基準値とは、可変速電動機71の異常状態が生じているとみなせる値である。第一実施形態の基準値としては、可変速ロータ72の定格回転数よりも大きな値であり、過回転しているとみなせる回転数に対応する値である。
演算部123は、検出情報が予め定めた基準値を超えている場合には、ブレーキ部220に対して遊星歯車キャリア本体23の自転を拘束するような指示を作成する。演算部123は、作成した指示情報をインタフェース124に出力する。
インタフェース124は、演算部123から入力される指示情報に基づいて、回転数制御装置100やブレーキ部220に指示を与える。したがって、本実施形態のブレーキ制御部230は、主制御装置120の第二受付部122と、演算部123と、インタフェース124とによって構成されている。
ここで、変速装置10の各歯車の歯数と、変速装置10の各軸の回転数との関係について、図4を用いて説明する。
出力軸Aoとしての太陽歯車軸12の回転数をωs、定速入力軸Acとしての内歯車キャリア軸37の回転数をωi、可変速入力軸Avとしての入力側遊星歯車キャリア軸27iの回転数をωhとする。また、太陽歯車11の歯数をZs、内歯車17の歯数をZiとする。
この場合、各歯車の歯数と、変速装置10の各軸の回転数との関係は、以下の式(1)で表すことができる。
ωs/ωi=ωh/ωi-(1-ωh/ωi )×Zi/Zs ・・・(1)
ωs/ωi=ωh/ωi-(1-ωh/ωi )×Zi/Zs ・・・(1)
仮に、定速電動機51が4極の誘導電動機で、電源周波数が50Hzの場合、定速ロータ52(定速入力軸Ac)の回転数ωi(定格回転数)は1500rpmとなる。また、可変速電動機71が6極の誘導電動機で、電源周波数が50Hzの場合、可変速ロータ72(可変速入力軸Av)の最高回転数ωh(定格回転数)は900rpmとなる。また、仮に、太陽歯車11の歯数Zsと内歯車17の歯数Ziと比Zi/Zsを4とする。
この場合、定速ロータ52(内歯車17)の回転の向きを正回転(第一方向R1の回転)とし、可変速ロータ72(遊星歯車キャリア21)の回転の向きが定速ロータ52の回転と逆向き(第二方向R2の回転)の最高回転数(-900rpm)であると、出力軸Aoである太陽歯車軸12の回転数ωsは、-10500rpmとなる。この回転数(-10500rpm)は、太陽歯車軸12の最高回転数である。
即ち、本実施形態の変速装置10においては、定速入力軸Acに対応する内歯車17を+1500rpmで正回転させ、可変速入力軸Avに対応する遊星歯車キャリア21を-900rpmで逆回転させることによって、出力軸Aoの回転数ωsが最高回転数となる。
可変速入力軸Avの可変速範囲が-900rpmから+900rpmであるとすると、可変速入力軸Avの回転数が+900rpmに近づくに従って、出力軸Aoの回転数ωsは低くなる。
定速ロータ52の回転の向きを正回転とし、可変速ロータ72の回転の向きが定速ロータ52の回転と逆向きの最小回転数(-90rpm)であると、太陽歯車軸12の回転数は、-6450rpmとなる。
仮に、定速ロータ52の回転数(定格回転数)が+1500rpmで、回転数制御装置100による周波数制御で、電動機モードの可変速ロータ72の回転数を-300~-900rpmの範囲で制御する場合、言い換えると、可変速電動機71に供給する電力の周波数を16.7Hz~50Hzの範囲で制御する場合、出力軸Aoである太陽歯車軸12の回転数を-7500~-10500rpmの範囲に制御することができる。この範囲は、可変速増速機1の出力軸Aoである太陽歯車軸12の可変速範囲であり、可変速増速機1は、通常この可変速範囲で出力軸Aoを回転させる。
上記のような可変速増速機1によれば、検出部210の検出結果が基準値を超えた場合には、演算部123からの指示がインタフェース124を介してブレーキ部220に送られる。加えて、このような場合には、インタフェース124を介して回転数制御装置100に可変速電動機71への電力の供給を停止させる指示が送られる。その結果、可変速電動機71が緊急停止されるとともに、ブレーキ部220によって遊星歯車円筒部25の回転を停止させることができる。遊星歯車円筒部25の回転を停止させることで、遊星歯車キャリア本体23の自転が拘束され、遊星歯車入力側アーム部26に固定された入力側遊星歯車キャリア軸27iの自転が拘束される。そのため、可変速電動機71の異常状態に応じて、可変速入力軸Av及び可変速ロータ72を停止させることができる。これにより、定速電動機51の運転状況によらずに、可変速電動機71のみを停止させることができる。その結果、可変速ロータ72の回転数が定格回転数よりも大きくなってしまうことを抑えることができる。
また、ブレーキ部220によって遊星歯車円筒部25の回転のみを停止させることで、定速ロータ52が接続された内歯車キャリア軸37の回転を阻害することなく、可変速ロータ72の接続された入力側遊星歯車キャリア軸27iの回転を停止することができる。これにより、定速電動機51の運転状況に影響を与えることなく、可変速ロータ72の過回転を抑えることができる。
また、検出部210によって可変速ロータ72の回転数を検出し、検出結果が基準値を超えているか否かを演算部123で判定している。これにより、可変速ロータ72の回転に異常が生じていないかを監視することができる。そのため、回転数に異常が生じるような可変速ロータ72の過回転をより効果的に抑えることができる。
《第二実施形態》
次に、図5を参照して第二実施形態の可変速増速機1Aについて説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の可変速増速機1Aは、検出部210A及びブレーキ部220Aの構成について第一実施形態と相違する。
次に、図5を参照して第二実施形態の可変速増速機1Aについて説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の可変速増速機1Aは、検出部210A及びブレーキ部220Aの構成について第一実施形態と相違する。
即ち、第二実施形態の可変速増速機1Aでは、図5に示すように、制動機構200Aの構成が第一実施形態と一部異なっている。第二実施形態の制動機構200Aは、可変速電動機71の異常状態を検出して、可変速入力軸Avの回転を停止させるとともに、定速ロータ52の回転を継続させる。即ち、制動機構200Aは、定速ロータ52の回転を阻害することなく、可変速入力軸Avのみを停止させる。第二実施形態の制動機構200Aは、検出部210Aと、ブレーキ部220Aと、ブレーキ制御部230Aとを有する。
第二実施形態の検出部210Aは、可変速ロータ軸受85oを監視可能な位置に設けられている。検出部210Aは、可変速ロータ軸受85oの温度を検出する。検出部210Aは、検出結果である可変速ロータ軸受85oの温度の関する検出情報をブレーキ制御部230Aに送る。
第二実施形態のブレーキ部220Aは、可変速入力軸Avの回転を停止させる。ブレーキ部220Aは、外部から視認可能な位置で遊星歯車円筒部25の出力側の端部に設けられている。ブレーキ部220Aは、遊星歯車円筒部25を介して遊星歯車キャリア本体23の回転を停止させる。ブレーキ部220Aは、遊星歯車キャリア本体23の自転を拘束することで、遊星歯車入力側アーム部26に固定された入力側遊星歯車キャリア軸27iの自転を拘束する。これにより、ブレーキ部220Aは、可変速入力軸Avである遊星歯車キャリア軸27の回転を間接的に停止させる。
ブレーキ制御部230Aは、主制御装置120の一部として構成されている。ブレーキ制御部230Aは、判定に用いる基準値が第一実施形態と異なっている。第二実施形態のブレーキ制御部230Aの基準値としては、可変速ロータ72が定格回転で回転する際に可変速ロータ軸受85oで許容可能な温度よりも大きな値であり、過回転によって可変速ロータ軸受85oが加熱されているとみなせる温度に対応する値である。
第二実施形態の可変速増速機1Aによれば、検出部210Aによって可変速ロータ72を支持する可変速ロータ軸受85oの温度を検出し、検出結果が基準値を超えているか否かを演算部123で判定している。これにより、可変速ロータ軸受85oの温度が高くなりすぎていないかを監視することができる。そのため、可変速ロータ軸受85oの温度が上昇するような異常が可変速ロータ72に生じた場合に、過回転をより効果的に抑えることができる。
《第三実施形態》
次に、図6を参照して第三実施形態の可変速増速機1Bについて説明する。
第三実施形態においては第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の可変速増速機1Bは、検出部210B及びブレーキ部220Bの構成について第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
次に、図6を参照して第三実施形態の可変速増速機1Bについて説明する。
第三実施形態においては第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の可変速増速機1Bは、検出部210B及びブレーキ部220Bの構成について第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
即ち、第三実施形態の可変速増速機1Bでは、図6に示すように、制動機構200Bの構成が第一実施形態及び第二実施形態と異なっている。第三実施形態の制動機構200Bは、可変速電動機71の異常状態を検出して、可変速ロータ72の回転を直接停止させるとともに、定速ロータ52の回転を継続させる。即ち、制動機構200Bは、定速ロータ52の回転を阻害することなく、可変速ロータ72のみを停止させる。第三実施形態の制動機構200Bは、検出部210Bと、ブレーキ部220Bと、ブレーキ制御部230Bとを有する。
第三実施形態の検出部210Bは、可変速ロータ72に設けられている。検出部210Bは、可変速ロータ72の振動数を検出する。検出部210Bは、検出結果である可変速ロータ72の振動数の関する検出情報をブレーキ制御部230Bに送る。
第三実施形態のブレーキ部220Bは、可変速ロータ72の回転を停止させる。ブレーキ部220Bは、可変速電動機71の内部で可変速ロータ72の軸方向の入力側の端部に設けられている。ブレーキ部220Bは、可変速ロータ72自体の回転を直接停止させる。
ブレーキ制御部230Bは、主制御装置120の一部として構成されている。ブレーキ制御部230Bは、判定に用いる基準値が第一実施形態及び第二実施形態と異なっている。第三実施形態のブレーキ制御部230Bの基準値としては、可変速ロータ72が定格回転で回転する際に許容可能な振動数よりも大きな値であり、過回転によって可変速ロータ軸受85oが大きく振動しているとみなせる振動数に対応する値である。
第三実施形態の可変速増速機1Bによれば、検出部210Bによって可変速ロータ72の振動数を検出し、検出結果が基準値を超えているか否かを演算部123で判定している。これにより、可変速ロータ72が大きく振動していないかを監視することができる。そのため、可変速ロータ72が大きく振動するような異常が可変速ロータ72に生じた場合に、過回転をより効果的に抑えることができる。
《第四実施形態》
次に、図7を参照して第四実施形態の可変速増速機1Cについて説明する。
第四実施形態においては第一実施形態から第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第四実施形態の可変速増速機1Cは、検出部210Cの構成について第一実施形態と相違する。
次に、図7を参照して第四実施形態の可変速増速機1Cについて説明する。
第四実施形態においては第一実施形態から第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第四実施形態の可変速増速機1Cは、検出部210Cの構成について第一実施形態と相違する。
即ち、第四実施形態の可変速増速機1Cでは、図7に示すように、制動機構200Cの構成が第一実施形態から第三実施形態と異なっている。第四実施形態の制動機構200Cは、可変速電動機71の異常状態を間接的に検出して、可変速入力軸Avの回転を停止させるとともに、定速ロータ52の回転を継続させる。即ち、制動機構200Cは、定速ロータ52の回転を阻害することなく、可変速入力軸Avのみを停止させる。第四実施形態の制動機構200Cは、検出部210Cと、ブレーキ部220Cと、ブレーキ制御部230Cとを有する。
第四実施形態の検出部210Cは、回転数制御装置100に設けられている。検出部210Cは、回転数制御装置100の状態を検出する。即ち、検出部210Cは、回転数制御装置100の状態を検出することで、回転数制御装置100の状態の変化に伴う可変速ロータ72を状態の変化を間接的に監視している。検出部210Cは、検出結果である回転数制御装置100の状態の関する検出情報をブレーキ制御部230Cに送る。
第四実施形態のブレーキ部220Cは、可変速入力軸Avの回転を停止させる。ブレーキ部220Cは、第一実施形態と同様の構成である。ブレーキ制御部230Cは、主制御装置120の一部として構成されている。ブレーキ制御部230Cは、判定に用いる基準値が第一実施形態から第三実施形態と異なっている。第四実施形態のブレーキ制御部230Cの基準値としては、回転数制御装置100が故障しているとみなせる値である。
第四実施形態の可変速増速機1Cによれば、検出部210Cによって回転数制御装置100の状態を検出し、検出結果が基準値を超えているか否かを演算部123で判定している。これにより、回転数制御装置100に故障等の異常が生じているか否かを監視することができる。そのため、回転数制御装置100に故障することで可変速ロータ72に異常に生じた場合に、過回転をより効果的に抑えることができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
なお、上記実施形態では、圧縮機Cを高速回転させるために好適な定速電動機51として、4極の三相誘導電動機を例示し、圧縮機Cの回転数を一定の範囲内で可変速させるために好適な可変速電動機71として、6極の三相誘導電動機を例示している。しかしながら、駆動対象を高速回転させる必要がない場合には、定速電動機51や可変速電動機71として他のタイプの電動機を用いてもよい。
また、上記実施形態では、可変速ロータ72に軸挿通孔74が形成され、軸挿通孔74に定速ロータ52が挿通されるが、定速ロータ52に軸挿通孔74が形成され、この軸挿通孔74に可変速ロータ72が挿通される構成としてもよい。
また、上記実施形態では、定速ロータ52と、可変速ロータ72と、太陽歯車軸12とを同一の軸線Ar上に配置しているがこれに限ることはない。例えば、可変速電動機71を、可変速ロータ72の軸線Arが定速ロータ52の軸線Arと平行であって異なる位置となるように配置してもよい。
また、本実施形態のブレーキ部220,220A,220B,220Cは、可変速入力軸Avである内歯車キャリア軸37の回転及び可変速ロータ72のいずれか一方を停止させたがこのような構成に限定されるものではない。例えば、ブレーキ部220,220A,220B,220Cは、可変速入力軸Av及び可変速ロータ72の両方を直接停止させる構造であってもよい。
また、本実施形態のブレーキ制御部230,230A,230B,230Cは、主制御装置120の一部として構成されたが、このような構成に限定されるものではない。ブレーキ制御部230,230A,230B,230Cは、例えば、検出部210Cと一体に構成されていてもよい。
また、検出部210,210A,210B,210Cが検出する可変速電動機71の状態とは、上述した実施形態に限定されるものではなく、可変速電動機71の異常状態を検出する際に利用可能な情報であればよい。例えば、検出部は、可変速増速機1への電力の供給状態を検出してもよい。この場合、ブレーキ制御部は、停電が生じて可変速増速機1への電力の供給が停止した場合に、可変速電動機71が異常状態であるとみなしてブレーキ部に指示を送ればよい。
上記した可変速増速機によれば、可変速ロータ72の回転数が定格回転数よりも大きくなってしまうことを抑えることができる。
1,1A,1B,1C 可変速増速機
10 変速装置
Ar 軸線
11 太陽歯車
12 太陽歯車軸
Ao 出力軸
13 接続フランジ
Ap 中心線
15 遊星歯車
17 内歯車
21 遊星歯車キャリア
22 遊星歯車軸
23 遊星歯車キャリア本体
24 遊星歯車出力側アーム部
25 遊星歯車円筒部
26 遊星歯車入力側アーム部
27 遊星歯車キャリア軸
27o 出力側遊星歯車キャリア軸
27i 入力側遊星歯車キャリア軸
Av 可変速入力軸
28 遊星歯車フランジ
31 内歯車キャリア
33 内歯車キャリア本体
35 内歯車円筒部
36 内歯車入力側アーム部
37 内歯車キャリア軸
Ac 定速入力軸
41 変速ケーシング
42 太陽歯車軸受
43 第一遊星歯車キャリア軸受
44 第二遊星歯車キャリア軸受
45 ケーシングフランジ
50 電動装置
51 定速電動機
52 定速ロータ
53 定速ロータ軸
56 導体
66 定速ステータ
61 定速電動機ケーシング
62 定速ケーシング本体
63i,63o 蓋
64 開口
65i,65o 定速ロータ軸受
71 可変速電動機
72 可変速ロータ
73 可変速ロータ軸
74 軸挿通孔
73o 可変速フランジ
76 導体
86 可変速ステータ
81 可変速電動機ケーシング
82 可変速ケーシング本体
83o 出力側蓋
83i 入口側蓋
84 開口
85i,85o 可変速ロータ軸受
91 冷却ファン
92 ファンカバー
93 カバー本体
94 空気流通板
100 回転数制御装置
10S 変速装置指示部
50S 電動装置支持部
90 架台
C 圧縮機
200,200A,200B,200C 制動機構
210,210A,210B,210C 検出部
220,220A,220B,220C ブレーキ部
230,230,230B,230C ブレーキ制御部
120 主制御装置
121 第一受付部
122 第二受付部
123 演算部
124 インタフェース
10 変速装置
Ar 軸線
11 太陽歯車
12 太陽歯車軸
Ao 出力軸
13 接続フランジ
Ap 中心線
15 遊星歯車
17 内歯車
21 遊星歯車キャリア
22 遊星歯車軸
23 遊星歯車キャリア本体
24 遊星歯車出力側アーム部
25 遊星歯車円筒部
26 遊星歯車入力側アーム部
27 遊星歯車キャリア軸
27o 出力側遊星歯車キャリア軸
27i 入力側遊星歯車キャリア軸
Av 可変速入力軸
28 遊星歯車フランジ
31 内歯車キャリア
33 内歯車キャリア本体
35 内歯車円筒部
36 内歯車入力側アーム部
37 内歯車キャリア軸
Ac 定速入力軸
41 変速ケーシング
42 太陽歯車軸受
43 第一遊星歯車キャリア軸受
44 第二遊星歯車キャリア軸受
45 ケーシングフランジ
50 電動装置
51 定速電動機
52 定速ロータ
53 定速ロータ軸
56 導体
66 定速ステータ
61 定速電動機ケーシング
62 定速ケーシング本体
63i,63o 蓋
64 開口
65i,65o 定速ロータ軸受
71 可変速電動機
72 可変速ロータ
73 可変速ロータ軸
74 軸挿通孔
73o 可変速フランジ
76 導体
86 可変速ステータ
81 可変速電動機ケーシング
82 可変速ケーシング本体
83o 出力側蓋
83i 入口側蓋
84 開口
85i,85o 可変速ロータ軸受
91 冷却ファン
92 ファンカバー
93 カバー本体
94 空気流通板
100 回転数制御装置
10S 変速装置指示部
50S 電動装置支持部
90 架台
C 圧縮機
200,200A,200B,200C 制動機構
210,210A,210B,210C 検出部
220,220A,220B,220C ブレーキ部
230,230,230B,230C ブレーキ制御部
120 主制御装置
121 第一受付部
122 第二受付部
123 演算部
124 インタフェース
Claims (6)
- 回転駆動力を発生する電動装置と、
前記電動装置で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える変速装置と、
を備え、
前記変速装置は、
軸線を中心として自転する太陽歯車と、
前記太陽歯車に固定され、前記軸線を中心として、軸方向に延びる太陽歯車軸と、
前記太陽歯車と噛み合い、前記軸線を中心として公転すると共に自身の中心線を中心として自転する遊星歯車と、
前記軸線を中心として環状に複数の歯が並び、前記遊星歯車と噛み合う内歯車と、
前記軸線を中心として軸方向に延びる遊星歯車キャリア軸を有し、前記遊星歯車を、前記軸線を中心として公転可能に且つ前記遊星歯車の中心線を中心として自転可能に支持する遊星歯車キャリアと、
前記軸線を中心として軸方向に延びる内歯車キャリア軸を有し、前記内歯車を、前記軸線を中心として自転可能に支持する内歯車キャリアと、
を有し、
前記太陽歯車軸が前記駆動対象に接続される出力軸を成し、前記内歯車キャリア軸が定速入力軸を成し、前記遊星歯車キャリア軸が可変速入力軸を成し、
前記電動装置は、
前記変速装置の前記定速入力軸を第一方向に回転させる定速ロータを有する定速電動機と、
前記変速装置の前記可変速入力軸に接続され、前記軸線を中心として円筒状をなし、軸方向に貫通した軸挿通孔に前記定速入力軸が挿通されている可変速ロータを有する可変速電動機と、
を有し、
前記可変速電動機の異常状態を検出して、前記可変速入力軸または前記可変速ロータの少なくとも一方の回転を停止させると共に、前記定速ロータの回転を継続させる制動機構をさらに備える可変速増速機。 - 前記制動機構は、
前記可変速電動機の状態を検出する検出部と、
前記可変速入力軸または前記可変速ロータの少なくとも一方の回転を停止させるブレーキ部と、
前記検出部の検出結果が異常状態であるとみなせる場合に、前記可変速入力軸または前記可変速ロータの少なくとも一方の回転を停止させる指示を前記ブレーキ部に送るブレーキ制御部とを有する請求項1に記載の可変速増速機。 - 前記検出部は、前記可変速ロータの回転数を検出し、
前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した前記回転数が基準値を超えた場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送る請求項2に記載の可変速増速機。 - 前記検出部は、前記可変速ロータを支持する軸受の温度を検出し、
前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した前記温度が基準値を超えた場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送る請求項2または請求項3に記載の可変速増速機。 - 前記検出部は、前記可変速ロータの振動数を検出し、
前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した前記振動数が基準値を超えた場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送る請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の可変速増速機。 - 前記検出部は、前記可変速ロータの回転数を制御する回転数制御装置の状態を検出し、
前記ブレーキ制御部は、前記検出部が検出した回転数制御装置の状態が、前記回転数制御装置が故障しているとみなせる場合に前記異常状態であるとみなし、前記ブレーキ部に指示を送る請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の可変速増速機。
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| JP2018516287A JP6583804B2 (ja) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | 可変速増速機 |
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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2016
- 2016-05-12 DE DE112016006843.3T patent/DE112016006843B4/de not_active Expired - Fee Related
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- 2016-05-12 WO PCT/JP2016/064134 patent/WO2017195321A1/ja not_active Ceased
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