JPS6238954B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はモータにより減速する形の大きな慣性
機械を駆動するため主運転用モータの他に、始動
時、小形の始動専用のリニアモータを低速軸に使
い主運転用モータの出力を連続運転出力まで下げ
経済的な運転の改良に関する。

モータで大きな慣性機械を始動させるには、ロ
ートルに蓄積されうる熱容量からモータの大きさ
を決め、その大きさは連続運転時より決める出力
より大きい。今回転数Ｏよりｎまで慣性モーメン
トＧ（Dm）²の回転体を始動する従来の始動方法
を第１図に示す。図において大きな慣性機械１の
軸端にプーリー３を嵌着する。この慣性機械１と
平行して駆動用兼運転用（以下運転モータとい
う）モータ２を設置し、軸端に前記プーリー３よ
り外径が小径となるプーリー３ａを嵌着させる。
そしてプーリー３と３ａとはベルトによつて連結
させ運転モータ２の駆動により慣性機械１を減速
運転する。この時慣性機械１のロートルに蓄積す
る発熱量はＱ＝3.3×Ｇ（Dm）²×n²×10^-4calであ
る。若し運転負荷L₁K_wとしてその許容ロートル
発熱量Q₁がＱより小さければ、これに見合つた
モータの大きなモータL₂K_wまでにする必要があ
る。そのため、大きな慣性機械１を減速して使用
する場合慣性モーメントをＧ（Dl）²とし回転数を
nlとして、運転モータ２軸の回転数nmに対して
駆動モータ軸換算し、これをＧ（Dm）²とすれば
Ｇ（Dm）²＝Ｇ（Dl）²×（ｎｌ／ｎｍ）^２となる。そし
て 運転用モータ２の慣性モーメントをGD²とし、こ
の比Ｇ（Dm）²／GD²≧1000に達する場合には、
単に運転モータ２の容量を上げるのでは経済的に
引き合わない。

このようにＧ（Dm）²／GD²比が大きくなる
と、始動のために運転モータ２容量を大きくし
て、且つ運転時は軽負荷となる効率の悪い所で使
用する等の欠点があつた。これらの欠点を補うも
のに機械的な遠心力クラツチを利用して、トルク
伝達面を滑らせながら始動する方法もあるが、Ｇ
（Dm）²／GD²が大きいとクラツチの伝達面が短時
間に摩耗してしまう欠点があつた。そのため非接
触形の経済的な始動機が必要であつた。

本発明はかかる欠点をなくするため、運転用モ
ータは運転時の負荷に合つた容量のモータとし
て、そのモータの許容ロートル発熱量を超えた分
を吸収できる小形でしかも許容熱容量の大きな始
動用モータとしてリニアモータを使用する高慣性
モーメント回転機械の始動方法を提供することを
目的とする。

以下本発明の実施例を第２図乃至第５図を参照
しながら説明する。但し従来と同一部分は同一符
号を使用する。第２図は本発明の一実施例による
始動方法の構成図で、第３図はリニアモータ回転
子の正面図である。図において、大きな慣性機械
１の軸端にプーリー３を嵌着させ、このプーリー
３の反慣性機械１側の端面に半径Ｒで断面形状が
コの字形状のロートル５を取付け、このロートル
５の外周の一部分へコイル６を巻装した鉄心４を
対向に配置させリニアモータとした始動用モータ
７を形成させる。始動用モータ７の大きさは、半
径Ｒのロートル５に対して所定の回転数ｎ１を得
られよい特性となる円弧角θを選ぶ。又、慣性機
械１と並行して従来より小さい運転時出力の運転
モータ２ａを設置し、軸端にはプーリー３の外径
より小径となるプーリー３ｂを嵌着させる。そし
てプーリー３と３ｂとはベルトによつて連結させ
る。

尚慣性機械１の慣性モーメントはＧ（Dl）²とし
回転数nlとする。又、運転モータ２ａの慣性モー
メントをGa（Da）²とし回転数nmとする。そして
始動用モータ７と運転モータ２ａのスピード・ト
ルク曲線は第４図の曲線８と９に夫々示す。次に
本実施例の起動方法を説明する。まず始動用モー
タ７と運転モータ２ａの回転方向の同一性を確認
して電源を投入する。すると始動用モータ７のリ
ニアモータは起動トルクが大きいために低速軸を
n1回転まで始動すると電源を遮断する。その時
の運転モータ２ａの回転数は第５図に示すように
n₁×ｎｍ／ｎｌまで上昇する。更に運転用モータ２ａを nmまで回転させると慣性機械１の回転数もnlま
で上昇する。この時の始動用モータ７と運転モー
タ２ａのスピードトルク曲線に於ける前記回転数
n1×ｎｍ／ｎｌとnmの関係は、第４図に示すような位置 となる。このように起動トルクの大きい始動用モ
ータ７が始動時を分担し、慣性機械１の始動の途
中からと運転時には運転特性の良い運転モータ２
ａの分担により、始動が短時間で終る。又、運転
モータ２ａ自身の慣性モーメントGa（Da）²と、
運転モータ軸換算の負荷慣性モーメントＧ
（Dm）²を加算した慣性モーメントが起動時に運転
モータ２ａにかかつている。そして慣性機械１の
起動完了までに要する総始動の発熱量はQt＝3.3
×｛Ga（Da）²＋Ｇ（Dm）²｝n²×10^-4calであり、
運転モータ２ａの許容発熱量をQm（n₁ｎｍ／ｎｌから nm迄の回転数のもの）とすれば、総始動の発熱
量Qtとの差Qs＝Qt−Qm分は始動用モータ７に
配分されねばならぬ（零からnl迄の回転数のもの
である）。これにより3.3×｛Ｇ（Dl）²＋Ga（Da）²
×（ｎｍ／ｎｌ）^２｝n₁ ²×10^-4calが始動用モータで、
3.3 ×｛Ｇ（Dm）²＋Ga（Da）²｝｛（nm）²−（ｎ×ｎｍ／
ｎｌ）^２ ｝×10calが運転モータ２ａにて、夫々負担する
発熱量である。即ち総始動の発熱量を始動用モー
タ７と運転モータ２ａで分担していると、前記短
時間始動による発熱量減により運転モータ２ａが
従来に比べ、同一定格モータでは２乃至３割の鉄
心重量と巻線量が減少し大幅に小形化される。

この始動用モータ７は低速軸でも高速軸に取付
けてもよいが、低速軸に取付の方がリニアモータ
の設計上の円弧角θが小さく出来る点にある。リ
ニアモータの回転数は60τｐ／πＲ（ここでτ
ｐはコイルのポールピツチ、は電源周波数、Ｒ
はロートル半径）で示されるように、半径Ｒは周
囲の寸法条件と経済性より決まり大きくとれない
ので、回転数のコントロールはピツチτｐで行わ
れる。もし回転数を大きくとろうとしても、２極
巻線にしてしかもコイルのポールピツチτｐを大
きく、即ち円弧角θの大きい極端な場合にはθ＞
180゜になる。これは機械の構成、巻線の納め、
極の形成が不利となつて特性が悪くなる。低速軸
ではリニアモータは極を大きくしても、ポールピ
ツチτｐを小さく且つ円弧角θも小さく出来て機
械として小形にまとめられ、しかも特性がよいも
のが設計出来る。始動用モータ７としてのリニア
モータはこのような理由で高速には不向きで低速
軸に取付けの方がよい。

更に低速軸では、始動時モータ軸より慣性モー
メントが大きくなるが、リニアモータの円弧角θ
を変えずに鉄心積厚を大きくすることもできる。
またリニアモータ自身が、アルミキヤストロー
トル誘導電動機よりもロートル全周が外気に接触
していること。ステータに包まれている部分が
少ないこと。運転モータのロートル径より大き
いこと。アルミ等低融点の材質を使わないこ
と。冷却がよいこと等から熱容量が極めて大き
くとれるので問題とならない。

また、第４図に示す電流曲線で、運転モータ２
ａの始動電流１１並みに始動用モータ７の始動電
流１０を合わすことにより、両者に用いる電源の
接触器、サーマルの設定変更を必要としない。

更に始動完了後は始動用モータ７は電源が遮断
され非接触であり、運転モータ２ａは従来に比べ
小形軽量化されている等で機械損が減少する。そ
して、リニアモータは停止時に制動用としても使
用出来るので、短時間で停止して危険度も少なく
且つ放熱も良い。

このように本実施例は運転モータ、始動用であ
るリニアモータの特性をいかして始動発熱を合理
的に配分し、各々適正の大きさのモータの計画を
し、効率のよい非接触にして且つ始動機は軸受を
もたないことにより保守上優れた低速軸での二段
始動方法を提供するものである。

始動用モータ７は低速軸に取付け、ロートル５
は鋼で設計製作出来るのでロートル５は機械の一
部を利用することもできる。

以上のように大きな慣性体をモータにより減速
運転する機械において、始動特性及び保守性の良
いリニアモータを低速軸に取付け、全始動発熱を
運転モータ、始動用であるリニアモータの両者に
合理的に配分し、両モータによつて２段に始動す
ることにより、運転モータを小容量とし従来より
信頼性の高く、又経済的な始動方法ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の始動方法の構成説明図、第２図
は本発明の一実施例を示す構成説明図、第３図は
第２図のリニアモータ回転子の正面図、第４図及
び第５図は特性説明図である。 １…慣性機械、２，２ａ…駆動用兼運転用モー
タ、７…始動用モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転する大きな慣性機械を運転用モータによ
   り減速運転するものにおいて、減速回転する前記
   慣性機械にロートル径は前記運転用モータのロー
   トル径より大きく且つステータは前記ロートル周
   囲の一部分のみを囲んで構成されたリニアモータ
   で成る始動用モータを配設し、まず始動用モータ
   により加速し任意回転のところより前記運転用モ
   ータによつて定常回転数まで回転させることを特
   徴とする高慣性モーメント回転機械の始動方法。