JPH05184191A - 電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主要部品の寿命を予測検出することにより、
未熟練の保守員でも保全性が向上するようにすること。 【構成】 電動機の制御装置に用いるしゃ断器（１，
８）、サージアブソーバ（２）、電磁接触器（６）、冷
却ファン（16）等の主要部品の寿命に関与する累積動作
回数、累積運転時間、あるいは動作特性等を監視して、
それぞれの主要部品の寿命を判定する寿命予測手段（1
2）を設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機の制御装置に係
り、特に主要部品の寿命を予測検出して保全性の向上を
図った電動機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機の制御装置には、多数の制御器具
や部品が用いられており、これらの寿命による故障発生
時には速やかに原因を追及し、故障復帰することが要求
される。従って、当該制御装置の保全性を確保するた
め、これらの部品寿命の予測は重要な問題である。電動
機の制御装置の代表例として、従来のサイリスタレオナ
ード装置の要部構成を図５に示す。

【０００３】図５において、交流しゃ断器１を介してサ
イリスタで成る電力変換器５に交流電源が加えられ、電
磁接触器６、直流しゃ断器８を介した直流電動機９に直
流の制御電力が供給される。制御回路11は、交流側の電
流検出器３、電圧検出器４および直流側の電流検出器
７、電圧検出器10で検出した信号を用いて変換器５を制
御する。サージアブソーバ２は交流側の過電圧を抑制し
て変換器５のサイリスタを過電圧から保護するものであ
る。また、交流しゃ断器15を介して冷却ファン16が駆動
され変換器５のサイリスタが冷却される。このような装
置において、交流しゃ断器１、電磁接触器６、直流しゃ
断器８にはそれぞれ電流しゃ断回数による接点寿命や機
械的操作回数の寿命があり、サージアブソーバ２にもサ
ージ吸収の回数による電気的特性の劣化による寿命があ
る。また、冷却ファン16もベアリングの摩耗等による寿
命がある。電動機９は機械的摩耗が早く寿命が短かいが
比較的に良くメンテナンスが行われているのでそれ程問
題とならない。

【０００４】電動機の制御装置に用いられるこれらの用
品の寿命は、それぞれの使用環境に応じて異なるので、
的確な寿命の予測が困難であり、熟練した保守員によっ
て点検交換が行われていた。しかしながら、近年の人手
難により熟練した保守員を確保するのも困難となってき
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、制
御装置に用いられる主要部品の寿命をその使用環境に応
じて予測できるようにして未熟練の保守員でも保全性を
向上させることのできる電動機の制御装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するため
に、本発明は次の各手段を設ける。

【０００７】（１）電力変換器あるいは電動機の主回路
を開閉するしゃ断器を備えた装置において、前記しゃ断
器が通電中に開放されたときインクリメントするカウン
タと、このカウンタの計数値が所定値に達したとき前記
しゃ断器が寿命であると判定する寿命予測手段を設け
る。

【０００８】（２）過電圧になったとき通電し、電力変
換器を過電圧から保護する非線形特性を有するサージア
ブソーバを備えた装置において、前記サージアブソーバ
に加わる電圧が該サージアブソーバの制限電圧で定めら
れる所定電圧を越えたときインクリメントされるカウン
タと、このカウンタの計数値が所定値に達したとき前記
サージアブソーバが寿命であると判定する寿命予測手段
を設ける。

【０００９】（３）電力変換器あるいは電動機の主回路
を開閉する電磁開閉器を備えた装置において、前記電磁
開閉器が開あるいは閉する度にインクリメントされるカ
ウンタと、このカウンタの計数値が所定値に達したとき
前記電磁開閉器が寿命であることを判定する寿命予測手
段を設ける。

【００１０】（４）冷却ファンが運転中のとき、一定周
期毎に発生するパルス信号によりインクリメントされる
カウンタと、このカウンタの計数値が所定値に達したと
き前記冷却ファンが寿命であると判定する寿命予測手段
を設ける。

【００１１】（５）平滑用のコンデンサを持つ定電圧の
直流電圧源から制御電力を得て電動機を駆動する電力変
換器を備えた装置において、電源の投入により前記コン
デンサの充電を開始する時点から該コンデンサの充電電
圧が前記定電圧に応じて定められる所定電圧に達するま
での間に、一定周期毎に発生するパルスによりインクリ
メントされるカウンタと、前記所定電圧に達した時点に
おける前記カウンタの計数値が所定値に達しないとき、
前記コンデンサが寿命であると判定する寿命予測手段を
設ける。

【００１２】（６）速度検出器の検出信号による回転速
度に比例した周波数のパルスによりインクリメントされ
るカウンタと、このカウンタの計数値が所定値に達した
とき、前記速度検出器が寿命であると判定する寿命予測
手段を設ける。

【００１３】

【作用】（１） しゃ断器が通電中に開放される度にカ
ウンタがインクリメントされ、その回数によってしゃ断
器の寿命を判定する。 （２） サージブソーバに加わる電圧が所定電圧を越え
るとカウンタがインクリメントされ、その回数によって
サージアブソーバの寿命を判定する。 （３） 電磁開閉器が開あるいは閉する度にカウンタが
インクリメントされ、その回数によって電磁開閉器の寿
命を判定する。 （４） 冷却ファンが運転しているとき一定周期でカウ
ンタがインクリメントされ、その計数値、すなわち累積
運転時間によって冷却ファンの寿命を判定する。

【００１４】（５） コンデンサの充電を開始する時点
から、コンデンサの充電電圧が所定電圧に達するまで一
定周期でカウンタがインクリメントされ、その計数値が
所定値に達しないとき、すなわち、充電時定数が減少し
たとき、コンデンサの容量が減少したと判定し、寿命と
判定する。

【００１５】（６） 速度検出器の回転速度に比例した
周波数のパルスでカウンタがインクリメントされ、その
計数値、すなわち累積回転数によって速度検出器の寿命
を判定する。

【００１６】

【実施例】本発明の電動機の制御装置による実施例を図
１に示す。本実施例では、従来のサイリスタレオナード
装置に加えて、交流しゃ断器１，15の開閉状態を検出す
る補助スイッチ１ａ，15ａと電磁開閉器６および直流し
ゃ断器８の開閉状態を検出する補助スイッチ６ａおよび
８ａを設け、これらの補助スイッチ１ａ，６ａ，８ａ，
15ａから得られる論理信号ＡＣＣＢ，ＤＭＣ，ＤＣＣ
Ｂ，ＣＴＲと交流側の電流検出器３と電圧検出器４の検
出信号Ｉ_AC，Ｖ_ACおよび直流側の電流検出器７の検出信
号Ｉ_DCを入力して、交流しゃ断器１、サージアブソーバ
２、電磁接触器６、直流しゃ断器８、冷却ファン16のい
ずれかが寿命に達したと判定したとき警報表示信号ＡＬ
Ｌを出力する寿命予測手段12を設けている。寿命予測手
段12の詳細な実施例を図２に示す。

【００１７】図２において、メモリ25ａ〜25ｅはそれぞ
れの用品の寿命を予想する基底値を記憶するもので、セ
レクタ24でいずれかのメモリが選択され設定器13により
それぞれの基底値が設定される。

【００１８】カウンタ26ａ〜26ｅはそれぞれの用品が寿
命に関与する動作を行ったときインクリメントされ、比
較器27ａ〜27ｅはメモリ25ａ〜25ｅとカウンタ26ａ〜26
ｅの内容の大小関係を比較し判定結果を出力する。いず
れかの比較器が寿命の判定結果を出力するとオア回路28
から警報表示信号が出力され、同時に表示器14に当該用
品のカウンタの内容が表示される。各カウンタ26ａ〜26
ｅのインクリメント動作を以下に述べる。

【００１９】（ａ） 交流しゃ断器１を介し変換器５に
供給される交流電流Ｉ_ACが電流検出器３で検出され、Ｉ
_ACが所定電流を越えたときレベル検出器17Ａは論理値
“１”の信号を出力し、この状態で交流しゃ断器１が開
放されたとき補助スイッチ１ａを介した論理信号ＡＣＣ
Ｂが“０”となり検出器20の出力が“１”となってカウ
ンタ26ａがインクリメントされる。この条件でインクリ
メントされたカウンタ26ａの計数値がメモリ25ａに設定
された基底値を越えると比較器27ａは交流しゃ断器１が
寿命であると判定して“１”の信号を出力する。

【００２０】（ｂ） サージアブソーバ２に加わる交流
電圧Ｖ_ACが電圧検出器４で検出され、Ｖ_ACがサージアブ
ソーバ２の制限電圧に応じて決定される所定電圧を越え
るとレベル検出器18は“１”の論理信号を出力しカウン
タ26ｂがインクリメントされる。この計数値がメモリ25
ｂの基底値を越えると比較器27ｂはサージアブソーバ２
が寿命であると判定して“１”の信号を出力する。サー
ジアブソーバは非線形抵抗体で構成され上記所定電圧に
おいて比較的大きなサージ電流が流れ過電圧を制限す
る。しかし、このようなサージ電流が基底値の回数を越
えると電気的特性の劣化が進み制限電圧が低下して危険
になるので交換が必要である。

【００２１】（ｃ） 直流しゃ断器８を介して流れる直
流電流Ｉ_DCが電流検出器７で検出され、Ｉ_DCが所定電流
を越えるとレベル検出器17Ｂが“１”を出力する。この
状態で直流しゃ断器８が開放されると補助スイッチ８ａ
を介して論理信号ＤＣＣＢが“０”となり検出器21から
“１”が出力されカウタン26ｃがインクリメントされ
る。カウタン26ｃの計数値がメモリ25ｃの基底値を越え
ると比較器27ｃは直流しゃ断器８が寿命であると判定し
て“１”を出力する。

【００２２】しゃ断器の開閉寿命は規格によって規定さ
れているがその使用環境によって大きく相違する。しか
し、一旦電動機の制御装置として環境が特定されゝばそ
の使用環境における推定寿命の動作回数を定めることが
可能である。

【００２３】（ｄ） 電磁接触器６の開閉は補助スイッ
チ６ａによる論理信号ＤＭＣによって検出され、この信
号ＤＭＣによってカウンタ26ｄは電磁接触器６の開閉回
数を計数する。この計数値がメモリ25ｄの基底値を越え
ると比較器27ｄは電磁接触器６が寿命であると判定して
“１”を出力する。サイリスタレオナードにおいて、電
磁接触器６は通常、電流のしゃ断を行わないので機械的
動作回数で寿命を決定することができる。

【００２４】（ｅ） 交流しゃ断器15が投入され冷却フ
ァン16が運転されると補助スイッチ16ａによる論理信号
ＣＴＲが“１”となりクロック発生器19の一定周期毎に
出力されるパルス信号がアンド回路23を介してカウンタ
26ｅに入力される。これによりカウンタ26ｅは冷却ファ
ンの運転時間に比例したパルスが計数され、この計数値
がメモリ25ｅの基底値を越えると比較器27ｅは“１”を
出力して冷却ファン16が寿命であることを知らせる。判
定結果により保守員が該当用品を交換したとき、セレク
タ24で該当カウンタを選択しリセットスイッチ15でリセ
ットし新たに計数を開始させる。

【００２５】図３はインバータを用いた電動機の制御装
置の本発明の実施例である。図３において、整流器31は
交流しゃ断器１、電磁接触器６を介して入力される交流
電圧を整流して直流電圧に変換し、コンデンサ33で平滑
した直流電圧はインバータ32で可変電圧可変周波数の交
流電圧に変換され交流電動機37を駆動する。抵抗34は電
源投入時のコンデンサ33の充電電流を限流するためのも
ので、電源が投入された一定時間後に接点35により短絡
される。制御回路39は電圧検出器10、電流検出器36の検
出信号Ｖ_DC，Ｉ_1NV と速度検出器38の検出信号Ｎ_FBK を
基にインバータ32を制御する。この実施例では、上記に
加えて交流しゃ断器１，15の補助スイッチ１ａ，15ａ、
電磁接触器６の補助スイッチ６ａから得られる論理信号
ＡＣＣＢ，ＣＴＲ，ＡＭＣと電圧検出器４の検出信号Ｖ
_ACおよび上記制御回路39で用いられる信号Ｖ_DC，
Ｉ_1NV ，Ｎ_FBK を入力信号として、交流しゃ断器１、電
磁接触器２、コンデンサ33、冷却ファン16、速度検出器
38の寿命を予測し警報・表示信号を出力する寿命予測装
置40を設けている。この寿命予測装置40の詳細な実施例
を図４に示す。図４において、各カウンタ26ａ〜26ｅは
次のように動作する。

【００２６】（ａ） 電流検出器36の検出電流Ｉ_1NV が
所定電流を越えるとき、レベル検出器17Ａの出力が
“１”となり、この状態で交流しゃ断器１が開路すると
き論理信号ＡＣＣＢが“０”となって検出器20の出力が
“１”となりカウンタ26ａがインクリメントされる。こ
の計数値がメモリ25ａの基底値を越えたとき、比較器27
ａは交流しゃ断器１が寿命であると判定して“１”の信
号を出力する。

【００２７】（ｂ） 電磁接触器６の開閉に応じて補助
スイッチ６ａにより論理信号ＡＭＣが“１”“０”とな
りカウンタ26ｂがインクリメントされ、この計数値がメ
モリ25ｂの基底値を越えたとき、比較器27ｂは電磁接触
器６が寿命であると判定して“１”を出力する。

【００２８】（ｃ） 整流器31の交流電圧が投入される
と電圧検出器４、レベル検出器18を介し“１”の論理信
号が得られゲート22を介してクロック発生器19から一定
周期（例えば 0.5ms）毎に出力されるパルス信号により
カウンタ26ｃがインクリメントされる。また、限流抵抗
34を介して充電されるコンデンサ33の充電電圧が電圧検
出器10によりＶ_DCとして検出され、Ｖ_DCが所定電圧を越
えるとレベル検出器18Ｂから“１”が出力されゲート22
を閉じてカウンタ26ｃの計数を停止する。その後、カウ
タン26ｃの計数値とメモリ25ｃの基底値を比較し、計数
値が基底値に達していないとき、比較器27ｃはコンデン
サ33が寿命であると判定して“１”を出力する。この動
作は、交流電圧が投入される度に行われ、充電時定数の
減少によりコンデンサ33の容量の減少を監視して寿命の
判定を行っている。 （ｄ） カウンタ26ｄは冷却ファン16の運転時間を計測
するもので前記実施例のカウンタ26ｅと同様に動作し、
冷却ファン16の寿命が判定される。

【００２９】（ｅ） 速度検出器38の検出信号Ｎ_FBK は
回転速度に比例した電圧で検出され、電圧周波数変換器
（ＶＦＣ）29はＮ_FBK に比例した周波数のパルスを出力
する。カウンタ26ｅはこのパルスを計数し、メモリ25ｅ
の基底値を越えたとき比較器27ｅは速度検出器38が寿命
であると判定して“１”の信号を出力する。すなわち、
累積回転数によって寿命の判定を行っている。速度検出
器38としてパルス発信器を用いるときＶＦＣ29は省略す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、装置の主要用品の寿命
を予測して警報・表示することが可能となり、未熟練の
保守員でも保全性の高い保守を行うことができる電動機
の制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動機の制御装置による第１実施例の
構成図。

【図２】上記第１実施例の要部詳細図。

【図３】本発明による第２実施例の構成図。

【図４】上記第２実施例の要部詳細図。

【図５】従来の電動機の制御装置の要部構成図。

【符号の説明】

１，15…交流しゃ断器 ２…サージアブソーバ ３，７，36…電流検出器 ４，10…電圧検出器 ５…電力変換器 ６…電磁接触器 ８…直
流しゃ断器 ９…直流電動機 11…制御回路 12，40…寿
命判定装置 12A,40A …寿命判定回路 13…設定器 13Ａ…リセ
ットスイッチ 14…表示器 16…冷却ファン 31…整流器 32…インバータ 33…コンデンサ 34
…限流抵抗 35…接点 37…交流電動機 38
…速度検出器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力変換器あるいは電動機の主回路を開
   閉するしゃ断器を備えた装置において、前記しゃ断器が
   通電中に開放されたときインクリメントするカウンタ
   と、このカウンタの計数値が所定値に達したとき前記し
   ゃ断器が寿命であると判定する寿命予測手段を設けたこ
   とを特徴とする電動機の制御装置。
2. 【請求項２】 過電圧になったとき通電し、電力変換器
   を過電圧から保護する非線形特性を有するサージアブソ
   ーバを備えた装置において、前記サージアブソーバに加
   わる電圧が該サージアブソーバの制限電圧で定められる
   所定電圧を越えたときインクリメントされるカウンタ
   と、このカウンタの計数値が所定値に達したとき前記サ
   ージアブソーバが寿命であると判定する寿命予測手段を
   設けたことを特徴とする電動機の制御装置。
3. 【請求項３】 電力変換器あるいは電動機の主回路を開
   閉する電磁開閉器を備えた装置において、前記電磁開閉
   器が開閉する度にインクリメントされるカウンタと、こ
   のカウンタの計数値が所定値に達したとき前記電磁開閉
   器が寿命であることを判定する寿命予測手段を設けたこ
   とを特徴とする電動機の制御装置。
4. 【請求項４】 冷却ファンが運転中のとき、一定周期毎
   に発生するパルス信号によりインクリメントされるカウ
   ンタと、このカウンタの計数値が所定値に達したとき前
   記冷却ファンが寿命であると判定する寿命予測手段を設
   けたことを特徴とする電動機の制御装置。
5. 【請求項５】 平滑用のコンデンサを持つ定電圧の直流
   電圧源から制御電力を得て電動機を駆動する電力変換器
   を備えた装置において、電源の投入により前記コンデン
   サの充電を開始する時点から該コンデンサの充電電圧が
   前記定電圧に応じて定められる所定電圧に達するまでの
   間に、一定周期毎に発生するパルスによりインクリメン
   トされるカウンタと、前記所定電圧に達した時点におけ
   る前記カウンタの計数値が所定値に達しないとき、前記
   コンデンサが寿命であると判定する寿命予測手段を設け
   たことを特徴とする電動機の制御装置。
6. 【請求項６】 速度検出器の検出信号による回転速度に
   比例した周波数のパルスによりインクリメントされるカ
   ウンタと、このカウンタの計数値が所定値に達したと
   き、前記速度検出器が寿命であると判定する寿命予測手
   段を設けたことを特徴とする電動機の制御装置。