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JP2007295652A - Electric motor driving device - Google Patents

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JP2007295652A
JP2007295652A JP2006117533A JP2006117533A JP2007295652A JP 2007295652 A JP2007295652 A JP 2007295652A JP 2006117533 A JP2006117533 A JP 2006117533A JP 2006117533 A JP2006117533 A JP 2006117533A JP 2007295652 A JP2007295652 A JP 2007295652A
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JP
Japan
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motor
electric motor
brush
drive device
output shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006117533A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahito Azuma
高仁 東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nabtesco Corp
Original Assignee
Nabtesco Corp
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Publication date
Application filed by Nabtesco Corp filed Critical Nabtesco Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate maintenance by suppressing consumption of a brush of a DC motor in an electric motor driving device for driving a driving object, while switching an AC motor and the DC motor. <P>SOLUTION: Any one of the AC motor 8 drivable on an AC power source 20 and the DC motor 10 drivable on a battery 34 selected by a switch 28 drives an output shaft 2. The commutator 12 and the brush 14 of the DC motor 10 are provided so that any one of them can protrude and shrink for the other, and the commutator 12 and the brush 14 are spaced from each other when the AC motor 8 is driven. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動モータによって出力軸を駆動する電動モータ駆動装置に関し、特に交流モータと直流モータとを切り換えるものに関する。   The present invention relates to an electric motor drive device that drives an output shaft by an electric motor, and more particularly to a device that switches between an AC motor and a DC motor.

上述したような交流モータと直流モータとを切り換える電動モータ駆動装置の一例が特許文献1に開示されている。特許文献1の技術は、シャッターを駆動するもので、交流電源が供給されているときには、交流モータを交流電源で回転させて、シャッターを駆動し、交流電源が非供給のとき、バッテリーからの直流電源によって直流モータを回転させ、シャッターを駆動する。   An example of an electric motor driving apparatus that switches between an AC motor and a DC motor as described above is disclosed in Patent Document 1. The technique of Patent Document 1 drives a shutter. When AC power is supplied, the AC motor is rotated by AC power to drive the shutter, and when AC power is not supplied, direct current from the battery is supplied. A direct current motor is rotated by a power source to drive a shutter.

実開昭58−19099号公報Japanese Utility Model Publication No. 58-19099

特許文献1の技術では、交流モータと直流モータとのいずれかによってシャッターを駆動するが、通常状態では交流モータによってシャッターが駆動される。この間、直流モータは駆動されていないのに、直流モータのブラシと整流子とは接触を継続しており、ブラシが早期に摩耗するという問題点があった。ブラシが摩耗するごとに、その交換を行わなければならず、そのためのメンテナンスを頻繁に行わなければならなかった。   In the technique of Patent Document 1, the shutter is driven by either an AC motor or a DC motor. In a normal state, the shutter is driven by the AC motor. During this time, although the DC motor is not driven, the brush of the DC motor and the commutator are kept in contact with each other, and there is a problem that the brush is worn early. Each time the brush was worn, it had to be replaced, and maintenance for it had to be done frequently.

本発明は、消耗部品が少なく、メンテナンスが容易に行える、交流モータと直流モータとを切り換えて作動させる電動モータ駆動装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide an electric motor drive device that operates by switching between an AC motor and a DC motor, which has few consumable parts and can be easily maintained.

本発明の一態様の電動モータ駆動装置は、出力軸を駆動する交流モータを有している。 この交流モータに交流電源が接続されている。この電動モータ駆動装置は、更に、出力軸を駆動する直流モータと、この直流モータに接続される直流電源とを、有している。交流モータ及び直流モータは、出力軸と別個に設け、出力軸に交流モータ及び直流モータの回転子を結合することもできるし、交流モータ及び直流モータの回転子を出力軸に設けることもできる。交流モータと直流モータとを切り換えて制御部が作動させる。この切換は、例えば交流電源が交流モータに供給可能であるときには、交流モータによって出力軸を駆動し、交流電源が供給不能のときに、直流電源を直流モータに供給して、直流モータに出力軸を回転させるように、行うことができる。直流モータへ直流電源からの電流には、整流子と、これに接触可能なブラシとを用いる。直流モータの整流子及びブラシの一方を他方に対して進退可能に設けてある。前記交流モータ駆動時に前記整流子と前記ブラシとが離間されている。   The electric motor driving device of one embodiment of the present invention includes an AC motor that drives an output shaft. An AC power source is connected to the AC motor. The electric motor drive device further includes a DC motor that drives the output shaft, and a DC power source connected to the DC motor. The AC motor and the DC motor may be provided separately from the output shaft, and the rotor of the AC motor and the DC motor may be coupled to the output shaft, or the rotor of the AC motor and the DC motor may be provided on the output shaft. The controller is operated by switching between the AC motor and the DC motor. For example, when the AC power can be supplied to the AC motor, the switching is performed by driving the output shaft by the AC motor. When the AC power cannot be supplied, the DC power is supplied to the DC motor and the output shaft is supplied to the DC motor. Can be made to rotate. A commutator and a brush that can contact the commutator are used for the current from the DC power source to the DC motor. One of the commutator and brush of the DC motor is provided so as to be able to advance and retreat relative to the other. The commutator and the brush are spaced apart when the AC motor is driven.

このように構成した電動モータ駆動装置によれば、交流モータによって出力軸を駆動している間には、直流モータの整流子とブラシとは離間している。従って、交流モータが出力軸を駆動している間に、ブラシが摩耗することを防止することができ、ブラシの交換頻度を低減することができる。   According to the electric motor driving apparatus configured as described above, the commutator and the brush of the DC motor are separated from each other while the output shaft is driven by the AC motor. Therefore, the brush can be prevented from being worn while the AC motor is driving the output shaft, and the frequency of brush replacement can be reduced.

前記交流電源に接続される第1の交流−直流変換器を備えることができる。この場合、前記直流電源を、第1の交流−直流変換器に接続された蓄電池とする。通常時には前記交流モータで前記出力軸を駆動し、非常時には前記直流モータで前記出力軸を駆動する。   A first AC-DC converter connected to the AC power source can be provided. In this case, the DC power source is a storage battery connected to the first AC-DC converter. In normal times, the output shaft is driven by the AC motor, and in emergency situations, the output shaft is driven by the DC motor.

このように構成すると、ブラシは、非常時にしか整流子に接触しないので、ブラシの摩耗をより低減することができる。   If comprised in this way, since a brush contacts a commutator only at the time of emergency, abrasion of a brush can be reduced more.

さらに、前記交流電源を監視し、前記交流電源が消失したとき、前記ブラシと前記整流子とを接触させる切換部を設けることができる。交流電源の監視は、例えば交流電源の電圧または電流を監視することもできるし、交流電源に接続される交流−直流変換器の電圧または電流を監視することができる。   Further, a switching unit that monitors the AC power supply and makes the brush and the commutator contact when the AC power supply disappears can be provided. The monitoring of the AC power source can monitor, for example, the voltage or current of the AC power source, or the voltage or current of the AC-DC converter connected to the AC power source.

このように構成すると、交流電源が消失したときのみに、ブラシが整流子と接触するので、ブラシの摩耗をより低減することができる。   If comprised in this way, since a brush contacts with a commutator only when AC power supply lose | disappears, abrasion of a brush can be reduced more.

更に、前記交流電源に接続される第2の交流−直流変換器を設けることができる。この場合、前記切換部は、第2の交流−直流変換器に接続される。切換部は、前記交流電源または第2の交流−直流変換器を監視する第1リレー部と、この第1リレー部を介して第2の交流−直流変換器に接続されたソレノイド部とを備え、ソレノイド部は前記ブラシまたは整流子を吸引して前記ブラシと前記整流子とを離間させる。第1のリレー部としては、第2の交流−直流変換器とソレノイド部との間に配置された接点と、この接点を開閉する駆動部とを備えたものとすることができる。駆動部は、第2の交流−直流変換器の出力電圧または電流が消失したときに、接点を閉じて、ソレノイド部にブラシと整流子とを離間させる。   Furthermore, a second AC-DC converter connected to the AC power source can be provided. In this case, the switching unit is connected to the second AC-DC converter. The switching unit includes a first relay unit that monitors the AC power supply or the second AC-DC converter, and a solenoid unit that is connected to the second AC-DC converter via the first relay unit. The solenoid unit sucks the brush or the commutator to separate the brush and the commutator. The first relay unit may include a contact disposed between the second AC-DC converter and the solenoid unit, and a drive unit that opens and closes the contact. When the output voltage or current of the second AC-DC converter disappears, the driving unit closes the contact and separates the brush and the commutator from the solenoid unit.

このように構成すると、リレー部とソレノイド部とからなる切換部によってブラシと整流子とを離間させることができるので、構成を簡略化することができる。   If comprised in this way, since a brush and a commutator can be spaced apart by the switching part which consists of a relay part and a solenoid part, a structure can be simplified.

また、前記直流モータと前記直流電源との間に第2リレー部を設けることもでできる。この場合、第2リレー部が、前記直流モータの駆動時に、前記直流モータと前記直流電源とを接続する。なお、第2のリレー部も接点と駆動部とを備えたものとして、この駆動部を第1のリレー部の駆動部と共用にすることもできる。   In addition, a second relay unit can be provided between the DC motor and the DC power source. In this case, the second relay unit connects the DC motor and the DC power source when the DC motor is driven. The second relay unit also includes a contact and a drive unit, and this drive unit can be shared with the drive unit of the first relay unit.

このように構成すると、交流モータによって出力軸が駆動されているときに、故障等により接触子とブラシとが接触していたとしても、直流モータには第2のリレー部の作用によって直流電源が供給されていない。従って、直流モータが作動することはなく、交流モータのみによって出力軸の駆動が継続される。   With this configuration, even when the contact and the brush are in contact with each other due to a failure or the like when the output shaft is driven by the AC motor, the DC motor is supplied with a DC power source by the action of the second relay unit. Not supplied. Therefore, the DC motor does not operate, and the drive of the output shaft is continued only by the AC motor.

また、前記出力軸に連結される被駆動部が所定位置になったとき、前記直流モータと前記直流電源とを遮断するセンサスイッチを設けることもできる。被駆動部としては、種々のものがあり、例えば風力発電の風車のロータのピッチ駆動装置や、電動シャッタや電動扉がある。また、所定位置は、風車の場合、ブレードのフェザーリング位置、電動シャッタや電動扉の開位置または閉位置がある。   In addition, a sensor switch that shuts off the DC motor and the DC power supply when a driven part connected to the output shaft reaches a predetermined position may be provided. There are various types of driven parts, such as a pitch driving device for a rotor of a wind turbine for wind power generation, an electric shutter, and an electric door. In the case of a wind turbine, the predetermined position includes a feathering position of a blade, an open position or a closed position of an electric shutter or an electric door.

このように構成すると、直流モータによって被駆動部を駆動する非常時に、所定位置まで被駆動部を駆動して、被駆動部を停止させることができる。   If comprised in this way, a driven part can be driven to a predetermined position and the driven part can be stopped at the time of the emergency which drives a driven part with a direct-current motor.

また、電力非供給時に前記出力軸を保持する電磁ブレーキ部を備えることができる。例えば出力軸の回転を電磁ブレーキ部によって阻止することができる。この場合、前記交流電源と前記直流電源とから前記電磁ブレーキ部に電力を供給する。   In addition, an electromagnetic brake unit that holds the output shaft when power is not supplied can be provided. For example, the rotation of the output shaft can be prevented by the electromagnetic brake unit. In this case, electric power is supplied to the electromagnetic brake unit from the AC power source and the DC power source.

このように構成すると、交流電源から電磁ブレーキ部への電力供給が停止されても、直流電源から電磁ブレーキ部に電力が供給されるので、出力軸の駆動が電磁ブレーキ部によって交流電源の消失時に阻止されることがない。   With this configuration, even if the power supply from the AC power supply to the electromagnetic brake unit is stopped, power is supplied from the DC power supply to the electromagnetic brake unit. There is no stopping.

更に、前記電磁ブレーキ部は、前記交流電源から電力が供給され、前記出力軸に連結される被駆動部が所定位置になったときに、前記直流モータと前記直流電源とを遮断するセンサスイッチが設けられている。前記センサスイッチと前記直流モータとの間から前記電磁ブレーキ部に電源が供給されている。   Further, the electromagnetic brake unit includes a sensor switch that shuts off the DC motor and the DC power source when electric power is supplied from the AC power source and the driven unit connected to the output shaft is in a predetermined position. Is provided. Power is supplied to the electromagnetic brake unit from between the sensor switch and the DC motor.

このように構成すると、交流電源が消失すると、直流モータによる出力軸の駆動が行われると共に直流電源が電磁ブレーキ部に供給されるので、被駆動部の駆動は継続される。被駆動部が所定位置まで駆動されると、センサスイッチによって電磁ブレーキ部への直流電源の供給が停止され、電磁ブレーキ部が動作し、被駆動部は所定位置に保持される。即ち、交流電源が消失すると、被駆動部は所定位置まで駆動された後、その位置に保持される。   With this configuration, when the AC power source disappears, the output shaft is driven by the DC motor and the DC power source is supplied to the electromagnetic brake unit, so that driving of the driven unit is continued. When the driven part is driven to a predetermined position, the supply of DC power to the electromagnetic brake part is stopped by the sensor switch, the electromagnetic brake part is operated, and the driven part is held at the predetermined position. That is, when the AC power supply disappears, the driven part is driven to a predetermined position and then held at that position.

以上のように、本発明によれば、直流モータと交流モータとを切り換えて出力軸を駆動する電動モータ駆動装置において、直流モータのブラシの消耗を防止することにより、メンテナンスを容易にすることができる。   As described above, according to the present invention, in an electric motor drive device that drives the output shaft by switching between a DC motor and an AC motor, maintenance of the DC motor brush can be prevented, thereby facilitating maintenance. it can.

本発明の1実施形態の電動モータ駆動装置は、例えば水平軸型風力発電装置のロータ内に設けられ、ロータのブレードのピッチを変更するピッチ駆動装置に使用されている。この実施形態では、電動モータ駆動装置によって駆動される被駆動部は、ブレードである。   An electric motor drive device according to an embodiment of the present invention is provided in a rotor of a horizontal axis wind power generator, for example, and is used in a pitch drive device that changes the pitch of rotor blades. In this embodiment, the driven part driven by the electric motor driving device is a blade.

この電動モータ駆動装置は、図1に示すように出力軸2を有している。この出力軸2は、図示していない駆動力伝達機構を介してブレードに結合されている。この出力軸2は、軸受け4、4を介してハウジング6に、回転自在に支持されている。   This electric motor drive device has an output shaft 2 as shown in FIG. The output shaft 2 is coupled to the blade via a driving force transmission mechanism (not shown). The output shaft 2 is rotatably supported by the housing 6 via bearings 4 and 4.

この出力軸6に例えばインダクションモータである交流モータ8のロータ8Rが取り付けられている。ロータ8Rは、例えばかご型ロータである。このロータ8Rを包囲するように交流モータ8のステータ8Sが配置されている。ステータ8Sは、ハウジング6に取り付けられている。ステータ8Sは、例えばコイルである。   For example, a rotor 8R of an AC motor 8 which is an induction motor is attached to the output shaft 6. The rotor 8R is a cage rotor, for example. A stator 8S of AC motor 8 is arranged so as to surround rotor 8R. The stator 8S is attached to the housing 6. The stator 8S is, for example, a coil.

交流モータ8のロータ8Rに隣接して、直流モータ10のロータ10Rが出力軸2の外周に取り付けられている。このロータ10Rは、例えばコイルである。このロータ10Rの周囲を包囲するように、直流モータ10のステータ10Sが配置されている。ステータ10Sも、ハウジング6に取り付けられている。ステータ10Sは、例えば永久磁石である。   Adjacent to the rotor 8 </ b> R of the AC motor 8, the rotor 10 </ b> R of the DC motor 10 is attached to the outer periphery of the output shaft 2. The rotor 10R is, for example, a coil. A stator 10S of the DC motor 10 is arranged so as to surround the periphery of the rotor 10R. The stator 10S is also attached to the housing 6. The stator 10S is a permanent magnet, for example.

直流モータ10のロータ10Rに給電するためにロータ10Rに電気的に接続されている2つの整流子12が、出力軸2の外周に間隔を置いて配置されている。図1では、1つの整流子12のみを示している。   Two commutators 12 that are electrically connected to the rotor 10 </ b> R in order to supply power to the rotor 10 </ b> R of the DC motor 10 are disposed on the outer periphery of the output shaft 2 at intervals. In FIG. 1, only one commutator 12 is shown.

これら整流子12に直流電流を供給するために、ブラシ14が、各整流子12に対向するようにハウジング6に配置されている。一般にブラシは、整流子に常に接触しているが、この実施形態のブラシ14は、整流子12に対して接触状態と非接触状態とを選択的にとれるように構成されている。そのため、各ブラシ14は、それらに対応するように設けられたソレノイド16に結合されており、ソレノイド16に直流電流が流れたとき、ブラシ14は、整流子12から離間される。ソレノイド16への電流供給が停止されると、ソレノイド16が、ブラシ14を移動させて、整流子12に接触する。即ち、ブラシ14は、整流子12に対して進退可能である。これらソレノイド16は、ハウジング6にそれぞれ設けられたスリーブ18に収容されている。   In order to supply a direct current to the commutators 12, brushes 14 are disposed in the housing 6 so as to face the commutators 12. In general, the brush is always in contact with the commutator, but the brush 14 of this embodiment is configured to selectively take a contact state and a non-contact state with respect to the commutator 12. Therefore, each brush 14 is coupled to a solenoid 16 provided so as to correspond to the brush 14. When a direct current flows through the solenoid 16, the brush 14 is separated from the commutator 12. When the current supply to the solenoid 16 is stopped, the solenoid 16 moves the brush 14 and contacts the commutator 12. That is, the brush 14 can move forward and backward with respect to the commutator 12. These solenoids 16 are accommodated in sleeves 18 respectively provided in the housing 6.

図2に示すように、この電動モータ駆動装置は、交流電源20から供給される商用交流電流をインバータ22に供給する。このインバータ22において、交流電源20の交流電圧は、一旦直流電圧に変換された後、コントローラ24からの制御信号に従って周波数が変更される交流電圧に変換され、交流モータ8に供給される。この変換後の交流電圧の供給及び停止によって交流モータ8の運転及び停止が行われ、変換後の交流電圧の周波数が変更されることによって、交流モータ8の速度制御が行われる。この交流モータ8の制御を行うために、図示していないセンサ、例えば出力軸2に結合されたロータリーエンコーダからのセンサ信号がコントローラ20に供給されている。なお、コントローラ24の動作電源も交流電源20から供給されている。   As shown in FIG. 2, this electric motor drive device supplies a commercial AC current supplied from an AC power supply 20 to an inverter 22. In the inverter 22, the AC voltage of the AC power supply 20 is once converted into a DC voltage, then converted into an AC voltage whose frequency is changed according to a control signal from the controller 24, and supplied to the AC motor 8. The AC motor 8 is operated and stopped by supplying and stopping the converted AC voltage, and the speed of the AC motor 8 is controlled by changing the frequency of the converted AC voltage. In order to control the AC motor 8, a sensor signal from a sensor (not shown) such as a rotary encoder coupled to the output shaft 2 is supplied to the controller 20. The operating power for the controller 24 is also supplied from the AC power source 20.

交流電源20からの交流電流は、第2の交流−直流変換器、例えばAC/DCコンバータ26に供給され、直流電流に変換される。この直流電流は、制御部、例えば切換部、具体的にはリレー28の第1のリレー部、例えばリレーa接点28aを介してソレノイド16に供給されている。また、この直流電流は、リレー28のリレー駆動部28dにも供給されている。リレー駆動部28dは、AC/DCコンバータ26から直流電流が供給されているとき、リレー接点28aを閉じる。従って、交流電源20が交流電流を発生しているか否かリレー駆動部28dによって監視され、交流電流を発生しているとき、ソレノイド16に直流電流が供給され、ブラシ14は、整流子12とは離間された状態を維持し、直流モータ10は回転しない。   An alternating current from the alternating current power supply 20 is supplied to a second alternating current-direct current converter, for example, an AC / DC converter 26, and converted into a direct current. This direct current is supplied to the solenoid 16 via a control unit, for example, a switching unit, specifically, a first relay unit of the relay 28, for example, a relay a contact 28a. The direct current is also supplied to the relay drive unit 28 d of the relay 28. The relay drive unit 28d closes the relay contact 28a when a direct current is supplied from the AC / DC converter 26. Accordingly, whether or not the AC power source 20 generates an AC current is monitored by the relay drive unit 28d, and when the AC current is generated, a DC current is supplied to the solenoid 16, and the brush 14 is connected to the commutator 12. The separated state is maintained, and the DC motor 10 does not rotate.

また、リレー接点28aを介してAC/DCコンバータ26の直流電流は、交流モータ8に設けられている電磁ブレーキ30にも供給されている。この電磁ブレーキ30は、ネガ型のもので、直流電流が供給されていないとき、ブレーキ動作を行って交流モータ8の回転を停止させ、それ以上の回転を阻止する。これによって、出力軸2も回転が阻止された状態が保持される。電磁ブレーキ30は、直流電流が供給されているとき、ブレーキ動作を行わず、交流モータ8を回転可能とする。これによって、出力軸2も回転可能となる。従って、交流電源2が交流電流を発生しているとき、電磁ブレーキ30は動作しない。なお、図1には電磁ブレーキ30を図示していない。   Further, the DC current of the AC / DC converter 26 is also supplied to the electromagnetic brake 30 provided in the AC motor 8 via the relay contact 28 a. The electromagnetic brake 30 is of a negative type, and when a direct current is not supplied, performs a braking operation to stop the rotation of the AC motor 8 and prevent further rotation. As a result, the state where the output shaft 2 is also prevented from rotating is maintained. The electromagnetic brake 30 enables the AC motor 8 to rotate without performing a braking operation when a direct current is supplied. As a result, the output shaft 2 can also rotate. Therefore, the electromagnetic brake 30 does not operate when the AC power source 2 generates an AC current. Note that the electromagnetic brake 30 is not shown in FIG.

交流電源20からの交流電流は、第1の交流−直流変換器、例えばAC/DCコンバータ32に供給され、直流電流に変換される。この直流電流が蓄電池、例えばバッテリー34に供給され、バッテリー34が充電される。この充電は、交流電源20が交流電流を発生している間、継続する。   The alternating current from the alternating current power supply 20 is supplied to a first alternating current-direct current converter, for example, an AC / DC converter 32, and is converted into a direct current. This direct current is supplied to a storage battery, for example, a battery 34, and the battery 34 is charged. This charging is continued while the AC power supply 20 generates an AC current.

このバッテリー34からの直流電流は、第2のリレー部、例えばリレー28のリレー接点28bと、センサスイッチ36の直列回路を介して直流モータ10のブラシ14に供給される。リレー接点28bは、リレー駆動部28dに電流が供給されていない間、閉じられており、リレー駆動部28dに電流が供給されている間、開放される。また、センサスイッチ36は、被駆動部であるブレードが所定位置、例えばフェザーリング位置まで回転すると開放されるもので、所定位置まで回転していない状態では、閉じられている。   The direct current from the battery 34 is supplied to the brush 14 of the direct current motor 10 through a second relay unit, for example, a relay contact 28 b of the relay 28 and a series circuit of the sensor switch 36. The relay contact 28b is closed while no current is supplied to the relay drive unit 28d, and is opened while a current is supplied to the relay drive unit 28d. The sensor switch 36 is opened when the blade as the driven portion rotates to a predetermined position, for example, a feathering position, and is closed when the blade is not rotated to the predetermined position.

従って、交流電源20から交流電流が出力されて、リレー駆動部28dに電流が流れている状態では、リレー接点28bが開放されており、直流モータ10にはバッテリー34から電流は供給されず、直流モータ10は回転しない。   Therefore, in a state where an alternating current is output from the alternating current power supply 20 and a current is flowing through the relay drive unit 28d, the relay contact 28b is opened, and no current is supplied to the direct current motor 10 from the battery 34. The motor 10 does not rotate.

上述したように、交流電源20が交流電流を出力していない状態では、リレー接点28bが閉じられているが、このとき、ブレードがフェザーリング位置に到達していないと、センサスイッチ36は閉じられているので、バッテリー34から直流電流が直流モータ10に供給され、直流モータ10が回転する。ブレードがフェザーリング位置まで移動すると、センサスイッチ36が開放され、直流モータ10への電流供給が停止され、直流モータ10が停止し、ブレードの移動も中止される。   As described above, when the AC power supply 20 is not outputting an AC current, the relay contact 28b is closed. At this time, if the blade has not reached the feathering position, the sensor switch 36 is closed. Therefore, a direct current is supplied from the battery 34 to the direct current motor 10, and the direct current motor 10 rotates. When the blade moves to the feathering position, the sensor switch 36 is opened, the current supply to the DC motor 10 is stopped, the DC motor 10 is stopped, and the movement of the blade is also stopped.

また、センサスイッチ36と直流モータ10との接続点が、電磁ブレーキ30に接続されている。従って、リレー接点28b及びセンサスイッチ36が共に閉じられているとき、直流電流が電磁ブレーキ30にも供給され、出力軸2は回転可能である。   A connection point between the sensor switch 36 and the DC motor 10 is connected to the electromagnetic brake 30. Therefore, when both the relay contact 28b and the sensor switch 36 are closed, a direct current is also supplied to the electromagnetic brake 30, and the output shaft 2 can rotate.

このように構成された電動モータ駆動装置では、交流電源20が交流電流を発生している状態では、AC/DCコンバータ26、32がそれぞれ直流電流を発生している。このとき、AC/DCコンバータ32によってバッテリー34が充電される。   In the electric motor driving apparatus configured as described above, the AC / DC converters 26 and 32 generate DC currents in a state where the AC power supply 20 generates AC current. At this time, the battery 34 is charged by the AC / DC converter 32.

また、リレー駆動部28にAC/DCコンバータ26から直流電流が流れ、リレー接点28aが閉じられている。これによって、ソレノイド16に電流が流れ、ブラシ14と整流子12とは離間している。同時にリレー駆動部28dはリレー接点28bを開いている。従って、バッテリー34から直流電流はブラシ14には供給されない。よって直流モータ10は回転しない。このように、ブラシ14を整流子12から離間させた上に、ブラシ14への電流供給を阻止しているので、ソレノイド16の故障によってブラシ14が整流子12に接触していても、直流モータ10が誤って回転することはない。また、リレー接点28aを介してAC/DCコンバータ26からの電流が電磁ブレーキ30に供給される。その結果、電磁ブレーキ30は動作していない。   Further, a direct current flows from the AC / DC converter 26 to the relay drive unit 28, and the relay contact 28a is closed. As a result, a current flows through the solenoid 16 and the brush 14 and the commutator 12 are separated from each other. At the same time, the relay drive unit 28d opens the relay contact 28b. Accordingly, direct current from the battery 34 is not supplied to the brush 14. Therefore, the DC motor 10 does not rotate. Thus, since the brush 14 is separated from the commutator 12 and the current supply to the brush 14 is blocked, the DC motor can be used even if the brush 14 is in contact with the commutator 12 due to the failure of the solenoid 16. 10 does not rotate accidentally. The current from the AC / DC converter 26 is supplied to the electromagnetic brake 30 via the relay contact 28a. As a result, the electromagnetic brake 30 is not operating.

この状態では、コントローラ24からインバータ22に指示が与えられたとき、インバータ22が交流モータ8に交流電圧を供給し、交流モータ8が回転し、ブレードを回転させる。この間、整流子12とブラシ14とは非接触状態にあるので、ブラシ14が消耗することはない。なお、コントローラ24には、リレー接点28bが開放されたとき、図示しないセンサからの信号が供給され、コントローラ24は、この信号が供給されていることを条件として、インバータ22に交流モータ8を動作させる。   In this state, when an instruction is given from the controller 24 to the inverter 22, the inverter 22 supplies an AC voltage to the AC motor 8, and the AC motor 8 rotates and rotates the blade. During this time, since the commutator 12 and the brush 14 are in a non-contact state, the brush 14 is not consumed. The controller 24 is supplied with a signal from a sensor (not shown) when the relay contact 28b is opened, and the controller 24 operates the AC motor 8 on the inverter 22 on condition that this signal is supplied. Let

例えば停電等の非常時に、交流電源20が交流電流を発生しなくなると、AC/DCコンバータ26、32から直流電流の供給が不能となる。これによって、リレー駆動部28dには電流が流れず、リレー接点28aが開放され、ソレノイド16への電流供給が停止される。その結果、ブラシ14が整流子12に接触する。一方、リレー駆動部28dに電流が流れなくなったことにより、リレー接点28bが閉じられる。このとき、ブレードがフェザーリング位置にないとセンサスイッチ36が閉じられており、バッテリー34から直流電流が、リレー接点28b、センサスイッチ36を介して電磁ブレーキ30に供給される。これによって、電磁ブレーキ30には直流電流が流れ続け、非作動状態を維持する。同時にバッテリー34からリレー接点28b、センサスイッチ36を介して、直流モータ10のブラシ14に電流が供給される。ブラシ14と整流子12とが接触しているので、直流モータ10が回転を始める。   For example, in the event of an emergency such as a power failure, if the AC power supply 20 does not generate an AC current, the AC / DC converters 26 and 32 cannot supply a DC current. As a result, no current flows through the relay drive unit 28d, the relay contact 28a is opened, and the current supply to the solenoid 16 is stopped. As a result, the brush 14 contacts the commutator 12. On the other hand, the relay contact 28b is closed when the current no longer flows through the relay drive unit 28d. At this time, if the blade is not in the feathering position, the sensor switch 36 is closed, and a direct current is supplied from the battery 34 to the electromagnetic brake 30 via the relay contact 28 b and the sensor switch 36. As a result, a direct current continues to flow through the electromagnetic brake 30 and maintains an inoperative state. At the same time, current is supplied from the battery 34 to the brush 14 of the DC motor 10 via the relay contact 28 b and the sensor switch 36. Since the brush 14 and the commutator 12 are in contact, the DC motor 10 starts to rotate.

直流モータ10の回転によってブレードがフェザーリング位置まで回転すると、センサスイッチ36が開放され、直流モータ10と電磁ブレーキ30とへの電流供給が停止され、直流モータ10が停止した上に、電磁ブレーキ30がブレーキ動作を開始する。従って、ブレードはフェザーリング位置で停止した状態を維持する。   When the blade rotates to the feathering position by the rotation of the DC motor 10, the sensor switch 36 is opened, the current supply to the DC motor 10 and the electromagnetic brake 30 is stopped, the DC motor 10 is stopped, and the electromagnetic brake 30 Starts braking. Accordingly, the blade remains stopped at the feathering position.

交流電源20が復旧して、交流電圧の発生を再開すると、AC/DCコンバータ26、32が直流電圧を発生し、上述したのと同様にソレノイド16に電流が流れ、ブラシ14と整流子12とが離間されると共に、ブレーキ30が非作動状態になり、交流モータ8が回転可能な状態となる。また、リレー接点28bが開放されて、バッテリー34から直流電流はブラシ14に供給されない。   When the AC power supply 20 is restored and the generation of the AC voltage is resumed, the AC / DC converters 26 and 32 generate a DC voltage, and a current flows through the solenoid 16 in the same manner as described above, and the brush 14, the commutator 12, Are separated from each other, the brake 30 is deactivated, and the AC motor 8 is rotatable. Further, the relay contact 28 b is opened, and no direct current is supplied from the battery 34 to the brush 14.

上記の実施の形態では、ブラシ14を整流子12に対して進退可能に設けたが、逆に整流子12をブラシ14に対して進退可能に設けることもできる。   In the above embodiment, the brush 14 is provided so as to be movable back and forth with respect to the commutator 12, but conversely, the commutator 12 can be provided so as to be able to advance and retract relative to the brush 14.

上記の実施の形態では、交流モータ8と直流モータ10のロータ8Rと10Rとを出力軸2に設けたが、例えば交流モータ8のロータ8Rを交流モータ8専用の出力軸に設け、直流モータ10のロータ10Rを直流モータ10専用の出力軸に設け、2つの出力軸を連結し、この連結したものをブレードに結合することもできる。また、交流モータ8をサーボモータとし、ロータ8Rを永久磁石としてもよい。   In the above embodiment, the AC motor 8 and the rotors 8R and 10R of the DC motor 10 are provided on the output shaft 2. For example, the rotor 8R of the AC motor 8 is provided on the output shaft dedicated to the AC motor 8, and the DC motor 10 is provided. The rotor 10R can be provided on the output shaft dedicated to the DC motor 10, the two output shafts can be connected, and the connected one can be connected to the blade. Further, the AC motor 8 may be a servo motor, and the rotor 8R may be a permanent magnet.

また、上記の実施の形態では、リレー駆動部28dは、AC/DCコンバータ26の出力側に設けたが、リレー駆動部28dを交流電流が流れたときに動作するものに変更すれば、交流電源20から交流電流が流れるようにAC/DCコンバータ26の入力側に設けることもできる。   In the above embodiment, the relay drive unit 28d is provided on the output side of the AC / DC converter 26. However, if the relay drive unit 28d is changed to one that operates when an alternating current flows, an AC power supply 20 may be provided on the input side of the AC / DC converter 26 so that an alternating current flows from the AC.

上記の実施の形態では、電磁ブレーキ30を設けたが、場合によっては除去することができる。   In the above embodiment, the electromagnetic brake 30 is provided, but may be removed depending on circumstances.

また、上記の実施の形態では、リレー駆動部28dによってソレノイド28bも駆動して、ブラシ14への電流供給も制御したが、場合によってはリレー接点28bを除去することもできる。また、上記の実施の形態では、センサスイッチ36を設けたが、場合によっては除去することもできる。   In the above embodiment, the solenoid 28b is also driven by the relay drive unit 28d to control the current supply to the brush 14. However, the relay contact 28b may be removed depending on circumstances. In the above embodiment, the sensor switch 36 is provided, but may be removed depending on circumstances.

また、上記の実施の形態では、バッテリー34をAC/DCコンバータ32によって充電できるように構成したが、予め充電されているバッテリーを使用する場合には、AC/DCコンバータ32を除去することもできる。   In the above-described embodiment, the battery 34 is configured to be charged by the AC / DC converter 32. However, when a precharged battery is used, the AC / DC converter 32 can be removed. .

上記の実施の形態では、この発明による電動モータ駆動装置を風車のピッチ駆動装置に実施したが、風車のロータが風の正面を向くように風車のナセルを回転させるヨー駆動装置として使用することもできる。或いは、電動シャッターや電動扉を駆動するのにも、この電動モータ駆動装置を使用することもできる。この場合、センサスイッチ36は、シャッターまたは扉が開位置または閉位置に到達したときに、開放されるように構成する。   In the above embodiment, the electric motor drive device according to the present invention is implemented in the pitch drive device of the windmill. However, it may be used as a yaw drive device that rotates the nacelle of the windmill so that the rotor of the windmill faces the front of the wind. it can. Alternatively, the electric motor driving device can also be used to drive the electric shutter and the electric door. In this case, the sensor switch 36 is configured to be opened when the shutter or the door reaches the open position or the closed position.

本発明の1実施形態の電動モータ駆動装置の部分省略従断面図である。1 is a partially omitted cross-sectional view of an electric motor drive device according to an embodiment of the present invention. 図1の電動モータ駆動装置のブロック図である。It is a block diagram of the electric motor drive device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2 出力軸
8 交流モータ
10 直流モータ
12 整流子
14 ブラシ
20 交流電源
24 コントローラ(制御部)
34 バッテリー(直流電源)
2 Output shaft 8 AC motor 10 DC motor 12 Commutator 14 Brush 20 AC power supply 24 Controller (control unit)
34 Battery (DC power supply)

Claims (8)

出力軸を駆動する交流モータと、
この交流モータに接続される交流電源と、
前記出力軸を駆動する直流モータと、
この直流モータに接続される直流電源と、
前記交流モータと前記直流モータとを切り換えて作動させる制御部とを、
備えた電動モータ駆動装置において、
前記直流モータの整流子及びブラシの一方を他方に対して進退可能に設け、前記交流モータ駆動時に前記整流子と前記ブラシとを離間することを特徴とする電動モータ駆動装置。
An AC motor that drives the output shaft;
AC power source connected to this AC motor,
A DC motor for driving the output shaft;
A DC power source connected to the DC motor;
A control unit for switching and operating the AC motor and the DC motor,
In the provided electric motor drive device,
One of the commutator and brush of the DC motor is provided so as to be able to advance and retract relative to the other, and the commutator and the brush are separated from each other when the AC motor is driven.
請求項1記載の電動モータ駆動装置において、
前記交流電源に接続される第1の交流−直流変換器を備え、
第1の交流−直流変換器に接続された蓄電池が前記直流電源であり、
通常時には前記交流モータで前記出力軸を駆動し、非常時には前記直流モータで前記出力軸を駆動する電動モータ駆動装置。
The electric motor drive device according to claim 1,
A first AC-DC converter connected to the AC power source;
The storage battery connected to the first AC-DC converter is the DC power source,
An electric motor driving device that drives the output shaft with the AC motor in a normal state and drives the output shaft with the DC motor in an emergency state.
請求項2記載の電動モータ駆動装置において、
前記交流電源を監視し、前記交流電源が消失したとき、前記ブラシと前記整流子とを接触させる切換部を備える電動モータ駆動装置。
In the electric motor drive device according to claim 2,
An electric motor drive device comprising a switching unit that monitors the AC power supply and causes the brush and the commutator to contact when the AC power supply disappears.
請求項3記載の電動モータ駆動装置において、
前記交流電源に接続される第2の交流−直流変換器を備え、
前記切換部は、第2の交流−直流変換器に接続され、前記交流電源または第2の交流−直流変換器を監視する第1リレー部と、この第1リレー部を介して第2の交流−直流変換器に接続され、前記ブラシまたは整流子を吸引して前記ブラシと前記整流子とを離間させるソレノイド部とを、
具備する電動モータ駆動装置。
In the electric motor drive device according to claim 3,
A second AC-DC converter connected to the AC power source;
The switching unit is connected to a second AC-DC converter, a first relay unit that monitors the AC power supply or the second AC-DC converter, and a second AC via the first relay unit. A solenoid unit connected to a DC converter and sucking the brush or commutator to separate the brush and the commutator;
Electric motor drive device provided.
請求項1乃至4いずれか記載の電動モータ駆動装置において、
前記直流モータと前記直流電源との間に第2リレー部を設け、第2リレー部が、前記直流モータの駆動時に、前記直流モータと前記直流電源とを接続する
電動モータ駆動装置。
In the electric motor drive device according to any one of claims 1 to 4,
An electric motor drive device, wherein a second relay unit is provided between the DC motor and the DC power source, and the second relay unit connects the DC motor and the DC power source when the DC motor is driven.
請求項2乃至5いずれか記載の電動モータ駆動装置において、
前記出力軸に連結される被駆動部が所定位置になったとき、前記直流モータと前記直流電源とを遮断するセンサスイッチを設けた電動モータ駆動装置。
In the electric motor drive device according to any one of claims 2 to 5,
An electric motor drive device provided with a sensor switch that shuts off the DC motor and the DC power supply when a driven part connected to the output shaft reaches a predetermined position.
請求項2乃至5いずれか記載の電動モータ駆動装置において、
電源非供給時に前記出力軸を保持する電磁ブレーキ部を備え、
この電磁ブレーキ部は、前記交流電源と前記直流電源から前記電磁ブレーキ部に電力を供給する
電動モータ駆動装置。
In the electric motor drive device according to any one of claims 2 to 5,
Comprising an electromagnetic brake portion for holding the output shaft when power is not supplied;
The electromagnetic brake unit is an electric motor driving device that supplies electric power to the electromagnetic brake unit from the AC power source and the DC power source.
請求項7記載の電動モータ駆動装置において、
前記電磁ブレーキ部は、前記交流電源から電源が供給され、
前記出力軸に連結される被駆動部が所定位置になったときに、前記直流モータと前記直流電源とを遮断するセンサスイッチを設け、
前記センサスイッチと前記直流モータとの間から前記電磁ブレーキ部に電源が供給される電動モータ駆動装置。
In the electric motor drive device according to claim 7,
The electromagnetic brake unit is supplied with power from the AC power source,
When a driven part connected to the output shaft is in a predetermined position, a sensor switch is provided that shuts off the DC motor and the DC power supply,
An electric motor driving device in which power is supplied to the electromagnetic brake unit from between the sensor switch and the DC motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024207738A1 (en) * 2023-04-07 2024-10-10 宁夏天地奔牛实业集团有限公司 Multi-electric-motor combined scraper conveyor and control method therefor

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