(57)【要約】【解決手段】誘導電動機１０６の馬力を上げるシステムと方法が提供されている。電動機１０６の馬力を上げるための１つの技法は、電動機１０６を、標準線間電圧及び周波数より高い出力電圧及び周波数を供給している可変速度駆動装置１０４に接続することである。可変速度駆動装置１０４を誘導電送機１０６へ接続すると、電動機１０６が、一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動し、より大きな出力馬力を提供できるようになる。電動機１０６の馬力を上げるための別の技法は、低い電圧で作動するように構成された二重電圧電動機を使用し、その後、電動機１０６に高い電圧作動に対応する電圧及び周波数を供給することである。【選択図】図１
2007525940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機の出力馬力を上げる方法において、
所定の定格作動電圧及び周波数を有する誘導電動機を提供する段階であって、前記電動機の所定の定格作動電圧及び周波数は、所定の出力馬力を提供する、段階と、
前記電動機の所定の定格作動電圧及び周波数より高い電圧及び周波数を出力することのできる可変速度駆動装置を提供する段階と、
前記誘導電動機に電力を供給するため、前記可変速度駆動装置を前記誘導電動機に接続する段階と、
前記可変速度駆動装置を作動させて、前記誘導電動機の所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び周波数を前記誘導電動機に供給する段階であって、前記所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び周波数を前記誘導電動機に電力供給することにより、前記電動機が、前記所定の出力馬力より高い出力馬力を発生する、段階と、を含む方法。
【請求項２】
前記誘導電動機を一定の磁束作動モードで作動させる段階を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記可変速度駆動装置の出力電圧を、前記可変速度駆動装置への入力電圧の少なくとも２倍に上げる段階を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記誘導電動機の所定の定格作動電圧は、前記可変速度駆動装置への入力電圧に実質的に等しい、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記誘導電動機を提供する段階は、高電圧接続部と低電圧接続部を有する二重電圧電動機を提供する段階を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記可変速度駆動装置を前記誘導電動機に接続する段階は、前記可変速度駆動装置を、前記二重電圧電動機の前記低電圧接続部に接続する段階を含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記誘導電動機の所定の定格作動電圧は、前記可変速度駆動装置への入力電圧より低い、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
電動機の出力馬力を上げるためのシステムであって、
所定の定格作動電圧及び周波数を有する電動機であって、前記電動機の前記所定の定格作動電圧及び周波数が前記電動機に入力されることに応えて、所定の出力馬力を作り出すように構成されている、電動機と、
前記電動機に電力供給するために前記電動機に接続されている可変速度駆動装置であって、前記電動機に、可変出力電圧と可変出力周波数を供給できるように構成されており、前記可変出力電圧と可変出力周波数は、前記所定の定格作動電圧及び周波数より低い出力電圧及び出力周波数と、前記所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数の間の範囲に亘っている、可変速度駆動装置と、を備えており、
前記所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数で前記電動機を作動させると、前記電動機が前記所定の出力馬力より高い出力馬力を発生する、システム。
【請求項９】
前記可変速度駆動装置は、前記可変速度駆動装置への入力電圧より高い出力電圧を前記電動機へ供給するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記可変速度駆動装置は、前記可変速度駆動装置への入力電圧の少なくとも２倍の出力電圧を前記電動機へ供給するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記電動機の所定の定格作動電圧は、前記可変速度駆動装置への入力電圧と実質的に等しい、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電動機の所定の定格作動電圧は、前記可変速度駆動装置への入力電圧より低い、請求項８に記載の圧縮システム。
【請求項１３】
前記電動機は、高電圧接続部と低電圧接続部を有する二重電圧電動機を備えている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記可変速度駆動装置は、前記二重電圧電動機の前記低電圧接続部に接続されており、前記高電圧接続に対応する電圧に実質的に等しい出力電圧を供給することができる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記可変速度駆動装置は、
固定電圧と固定周波数を有するＡＣ電力をＤＣ電力に変換するコンバーターと、
前記コンバーターからの前記ＤＣ電力にフィルターを掛けて貯蔵するＤＣリンクと、
前記ＤＣリンクからのＤＣ電力を、可変電圧及び可変周波数を有するＡＣ電力に変換するインバーターであって、前記インバーターからの前記可変電圧及び可変周波数は、前記可変速度駆動装置の前記可変出力電圧と可変出力周波数である、インバーターと、を備えている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コンバーターは、前記可変速度駆動装置への入力電圧より高い電圧を前記ＤＣリンクに供給するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記電動機は誘導電動機である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１８】
冷却システムにおいて、
閉じた冷媒回路内で接続されている圧縮機、凝縮器、及び蒸発器と、
前記圧縮機を駆動するために前記圧縮機に接続されている電動機であって、所定の定格作動電圧及び周波数を有しており、前記電動機の所定の定格作動電圧及び周波数が前記電動機に供給されていることに応えて所定の出力馬力を発生するように構成されている、電動機と、
前記電動機に電力供給するため前記電動機に接続されている可変速度駆動装置であって、可変出力電圧及び可変出力周波数を前記電動機に供給するように構成されており、前記可変出力電圧及び可変出力周波数は、前記所定の定格作動電圧及び周波数より低い出力電圧及び出力周波数と、前記所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数の間の範囲に亘っている、可変速度駆動装置と、を備えており、
前記所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数で前記電動機を作動させると、前記電動機が前記所定の出力馬力より高い出力馬力を発生する、冷却システム。
【請求項１９】
前記可変速度駆動装置は、前記可変速度駆動装置への入力電圧より高い出力電圧を前記電動機に供給するように構成されている、請求項１８に記載の冷却システム。
【請求項２０】
前記可変速度駆動装置は、前記可変速度駆動装置への入力電圧の少なくとも２倍の出力電圧を前記電動機に供給するように構成されている、請求項１９に記載の冷却システム。
【請求項２１】
前記電動機の前記所定の定格作動電圧は、前記可変速度駆動装置への入力電圧と実質的に等しい、請求項２０に記載の冷却システム。
【請求項２２】
前記電動機の前記所定の定格作動電圧は、前記可変速度駆動装置への入力電圧より低い、請求項１８に記載の冷却システム。
【請求項２３】
前記電動機は、６００ＶＡＣの定格値を有する固定子絶縁システムを有している、請求項１８に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的には、電動機の性能を上げることに関する。具体的には、本発明は、電動機に、電動機の定格電圧及び周波数より高い入力電圧及び周波数を加えることによって、誘導電動機の馬力及び効率を上げることに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、誘導電動機は、単相も多相も共に、電動機が作動している施設の電力分配システムから入手可能な標準的線間（主）電圧及び周波数で作動するように設計されていた。線間電圧及び周波数を使用すると、電動機の出力速度は電動機への入力周波数に関係し、電動機の出力は電動機への入力電圧に関係しているので、通常、電動機の出力は１つの速度と１つの馬力に制限されている。
【０００３】
次に、電動機に供給される周波数及び／又は電圧を変えることのできる可変速度駆動装置（ＶＳＤ）が開発された。電動機への入力周波数と電圧を変えるこの能力によって、電動機は、可変出力速度及び動力を電動機の負荷に供給できるようになった。更に、電動機の速度に関係なく、電動機が比較的一定の出力トルクを負荷に供給するためには、電動機は、一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動させなければならない。一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで電動機を作動させるには、電動機を駆動するＶＳＤの出力周波数の増減を、ＶＳＤの出力電圧の対応する増減と一致させる必要があり、その逆も成り立つ。更に、電動機を一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動させる場合、電動機によって引き出される電流は比較的一定のままであり、特に、電動機が空調装置に用いられる容積式圧縮機の様な一定のトルク負荷で使用されている場合は、そうである。
【０００４】
可変速度駆動装置を使って電動機を一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動させる場合の１つの問題は、大部分の可変速度駆動装置が、電動機に、可変速度駆動装置に供給される入力ＡＣ線間電圧より高い出力電圧を供給できないことである。可変速度駆動装置の出力電圧がこのように制限されているため、（可変速度駆動装置の出力周波数が、可変速度駆動装置に供給される線間周波数以上に上がった結果として）電動機の速度が上がったときに、可変速度駆動装置の出力電圧は出力周波数の増加と整合を取れないので、可変速度駆動装置は、負荷に一定のトルクを供給することができない。
【０００５】
更に、特定の負荷と共に使用する電動機は、電動機への入力電圧を含む様々な要因に基づいて選択される。電動機は、通常、標準線間電圧に等しい定格電圧か、又は適当なら、入力電圧に等しい可変速度駆動装置の定格出力電圧を有するように選択される。
【０００６】
従って、必要とされているのは、高い入力電圧及び周波数を使用することによって、定格電圧が高い電動機を使用する必要無しに、より大きな出力馬力を得ることができるように電動機を作動させるためのシステム及び技法である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
誘導電動機の馬力は、電動機を、電動機の定格電圧及び周波数より高い電圧及び周波数で作動させることによって上げることができる。電動機を、定格電圧及び周波数より高い電圧及び周波数で作動させるための１つの技法は、電動機を、標準電源電圧及び周波数より高い出力電圧及び周波数を供給している可変速度駆動装置に接続することである。可変速度駆動装置を誘導電動機に接続すると、電動機を一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動させ、対応する電動機負荷により大きな出力馬力を提供できるようになる。電動機を、スクリュー圧縮機の様な一定のトルク負荷に対して高い電圧及び周波数で作動させると、周波数が上がっても電動機電流は比較的一定に留まる。比較的一定の電流は、電動機の定格周波数より高い周波数で、電動機損失を比較的一定に保つので、馬力は上がるが電動機損失が一定に留まることになり、定格周波数で作動している電動機に比べて電動機の効率が上がる。電動機を、定格電圧及び周波数より高い電圧及び周波数で作動させるための別の技法は、低い電圧で作動するように構成された二重電圧電動機（例えば、低電圧作動２３０Ｖと高電圧作動４６０Ｖの両方の定格値を有する電動機）を使用し、次に、電動機に、高電圧作動に合わせた電圧及び周波数を提供することである。高い方の電圧と高い方の周波数は、可変速度駆動装置によって、電圧昇圧を行って又は行わずに、供給することができる。電圧は上げていないが周波数は上げている可変速度駆動装置は、標準主電圧が電動機の低い方の電圧定格値より高い状況で用いることができる。先に論じたように、高い方の電圧及び周波数を使用すると、利用可能な馬力が上がり、一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動しているときには電動機の効率が上がることになる。
【０００８】
本発明の或る実施形態は、誘導電動機の出力馬力を上げる方法を意図している。本方法は、所定の定格作動電圧及び周波数を有する誘導電動機を提供する段階と、電動機の定格作動電圧及び周波数より高い電圧及び周波数を出力することのできる可変速度駆動装置を提供する段階を含んでいる。電動機の所定の定格作動電圧及び周波数は、所定の出力馬力を提供する。本方法は、更に、可変速度駆動装置を誘導電動機に接続して、誘導電動機に電力を供給する段階と、可変速度駆動装置を作動させて、誘導電動機に、誘導電動機の所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び周波数を供給する段階を含んでいる。ここで、所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び周波数で誘導電動機に電力供給する段階は、電動機が、所定の出力馬力より高い出力馬力を生成する結果となる。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、電動機の出力馬力を上げるためのシステムを意図している。本システムは、所定の定格作動電圧及び周波数を有する電動機と、電動機に電力供給するために電動機に接続されている可変速度駆動装置を含んでいる。電動機は、電動機の所定の定格作動電圧及び周波数が電動機に入力されることに応えて、所定の出力馬力を作り出すように構成されている。可変速度駆動装置は、電動機に、可変出力電圧と可変出力周波数を供給するように構成されている。可変出力電圧と可変出力周波数は、所定の定格作動電圧及び周波数より低い出力電圧及び出力周波数と、所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数の間の範囲に亘っている。ここで、所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数で電動機を作動させると、電動機は、所定の出力馬力より高い出力馬力を作り出す結果となる。
【００１０】
本発明の又別の実施形態は、閉じた冷媒回路で接続されている圧縮機、凝縮器、及び蒸発器を有する冷却システムに着眼している。冷却システムは、更に、圧縮機を駆動するために圧縮機に接続されている電動機を含んでいる。電動機は、所定の定格作動電圧及び周波数を有しており、電動機の所定の定格作動電圧及び周波数が電動機に入力されることに応えて所定の出力馬力を作り出すように構成されている。冷却システムは、更に、電動機に電力供給するため電動機に接続されている可変速度駆動装置を含んでいる。可変速度駆動装置は、電動機に可変出力電圧と可変出力周波数を供給するように構成されている。可変出力電圧及び可変出力周波数は、所定の定格作動電圧及び周波数より低い出力電圧及び出力周波数と、所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数の間の範囲に亘っている。ここで、所定の定格作動電圧及び周波数より高い出力電圧及び出力周波数で電動機を作動させると、電動機は、所定の出力馬力より高い出力馬力を作り出す結果となる。
【００１１】
本発明の１つの利点は、高い出力馬力を誘導電動機から得ることができることである。
本発明の別の利点は、高い作動周波数で作動させると、誘導電動機の作動効率を上げることができることである。
【００１２】
本発明の更に別の利点は、誘導電動機を、広範囲の電圧及び周波数で作動させることができることである。
本発明の更に別の利点は、特定の負荷を駆動するのに用いられる誘導電動機の寸法、重量及び／又はコストを下げることができることである。
【００１３】
本発明のこの他の特徴及び利点は、好適な実施形態に関する以下の詳細な説明を、例を挙げて本発明の原理を示している添付図面と関連付けて読めば明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
可能な限り、各図面を通して同じ又は同様の部品には、同じ参照番号を付している。
図１は、本発明のシステム構成を全体的に示している。ＡＣ電源１０２は、可変速度駆動装置（ＶＳＤ）１０４にＡＣ電力を供給し、可変速度駆動装置（ＶＳＤ）１０４は、電動機１０６にＡＣ電力を供給する。ＡＣ電源１０２は、現場に在るＡＣ電力網又は配電システムからＶＳＤ１０４に、単相又は多相（例えば３相）の固定電圧、固定周波数ＡＣ電力を供給する。ＡＣ電力網は、電気事業から直接供給を受けてもよいし、電気事業とＡＣ電力網の間の１つ又は複数の変電所から供給を受けてもよい。ＡＣ電源１０２は、２００Ｖ、２３０Ｖ、３８０Ｖ、４６０Ｖ又は６００Ｖの３相ＡＣ電圧又は線間電圧を、対応するＡＣ電力網次第で、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの線間周波数で、ＶＳＤ１０４に供給できるのが望ましい。ＡＣ電源１０２は、ＡＣ電力網の構成次第で、適していればどの様な固定線間電圧又は固定線間周波数を供給してもよいものと理解頂きたい。また、特定の現場は、異なる線間電圧及び線間周波数の要件を満たすことのできる複数のＡＣ電力網を有していてもよい。例えば、現場は、特定の装置を扱うために２３０ＶＡＣ電力網を、別の装置を扱うために４６０ＶＡＣ電力網を有していてもよい。
【００１５】
ＶＳＤ１０４は、ＡＣ電源１０２から特定の固定線間電圧と固定線間周波数を有するＡＣ電力を受け取り、ＡＣ電力を、所望の電圧及び所望の周波数で電動機１０６に提供するが、この電圧と周波数は、具体的な要件を満たすように変えることができる。ＶＳＤ１０４は、ＡＣ電源１０２から受け取る固定電圧及び固定周波数より高い電圧及び周波数を有するＡＣ電力か、又は低い電圧及び周波数を有するＡＣ電力を、電動機１０６に提供できるのが望ましい。図２は、ＶＳＤ１０４の或る実施形態の幾つかの構成要素を概略的に示している。ＶＳＤ１０４は、コンバータステージ２０２、ＤＣリンクステージ２０４、及びインバーターステージ２０６の３つのステージを有している。コンバータ２０２は、ＡＣ電源１０２からの固定電源周波数、固定電源電圧のＡＣ電力を、ＤＣ電力に変換する。ＤＣリンク２０４は、コンバータ２０２からのＤＣ電力にフィルターを掛け、コンデンサ及び／又は誘導器のようなエネルギー貯蔵構成要素を提供する。最後に、インバーター２０６は、ＤＣリンク２０４からのＤＣ電力を、電動機１０６用の可変周波数、可変電圧のＡＣ電力に変換する。
【００１６】
ＶＳＤ１０４が適切な出力電圧及び周波数を電動機１０６に提供できる限り、コンバータ２０２、ＤＣリンク２０４、及びインバーター２０６の具体的な構成は、重要ではない。例えば、コンバータ２０２は、ＶＳＤ１０４の入力電圧より高い出力電圧をＶＳＤ１０４から得るために、上昇したＤＣ電圧をＤＣリンク２０４に送る目的でブーストＤＣ／ＤＣコンバータに連結されているダイオード又はサイリスタ整流器であってもよい。別の例では、コンバータ２０２は、上昇したＤＣ電圧をＤＣリンク２０４に送り、ＶＳＤ１０４の入力電圧より高い出力電圧をＶＳＤ１０４から得るために、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を有するパルス幅変調ブースト整流器であってもよい。本発明の好適な実施形態では、ＶＳＤ１０４は、ＶＳＤ１０４に供給される固定電圧及び固定周波数の少なくとも２倍の出力電圧及び周波数を提供することができる。更に、ＶＳＤ１０４は、ＶＳＤ１０４が適切な出力電圧及び周波数を電動機１０６に提供できる限り、図２に示している構成要素とは異なる構成要素を組み込んでもよいと理解頂きたい。
【００１７】
ＶＳＤ１０４は、電動機１０６の始動の際に大きな流入電流が電動機１０６に達するのを防ぐことができる。加えて、ＶＳＤ１０４のインバーター２０６は、電動機１０６に、約１の力率を有する電力を提供することができる。最後に、ＶＳＤ１０４は、ＶＳＤ１０４が受け取った出力電圧と出力周波数の両方を調整する能力があるので、異なる電源に対して電動機１０６を変更する必要無しに、様々な外国及び国内の電力網で、作動することができる。
【００１８】
電動機１０６は、様々な速度で駆動することのできる誘導電動機であるのが望ましい。誘導電動機は、２極、４極又は６極を含め、適していればどの様な極配置を有していてもよい。誘導電動機は、負荷、望ましくは図３に示すような圧縮機を駆動するのに用いられる。本発明の或る実施形態では、本発明のシステム及び方法は、冷却システムの圧縮機を駆動するのに用いることができる。図３は、冷却システムに接続された本発明のシステムを全体的に示している。
【００１９】
図３に示すように、ＨＶＡＣ冷却又は液体冷凍システム３００は、圧縮機３０２、凝縮器３０４、蒸発器３０６、及び制御パネル３０８を含んでいる。制御パネル３０８は、冷却システム３００の作動を制御するために、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ、マイクロプロセッサ、不揮発性メモリ、及びインターフェース盤のような様々な異なる構成要素を含んでいる。制御パネル３０８は、ＶＳＤ１０４と電動機１０６の作動を制御するのにも用いられる。従来型の冷却システム３００は、図３には示していないが、他にも多くの機構を含んでいる。これらの機構は、図面を単純化して分かり易くするため、意図的に省いている。
【００２０】
圧縮機３０２は、冷媒の蒸気を圧縮し、その蒸気を、吐出配管を通して凝縮器３０４へ送る。圧縮機３０２は、スクリュー圧縮機であるのが望ましいが、適していれば、例えば、遠心圧縮機、往復圧縮機など、どの様な型式の圧縮機でもよい。圧縮機１０８によって凝縮器３０４に送られる冷媒の蒸気は、空気又は水などの流体との熱交換され、流体との熱交換の結果、冷媒の液体へと位相変化する。凝縮器３０４からの凝縮した液体冷媒は、膨張装置（図示せず）を通って蒸発器３０６に流れる。
【００２１】
蒸発器３０６内の液体の冷媒は、空気又は水などの第２流体との熱交換関係に入り、第２流体の温度を下げる。蒸発器３０６内の冷媒の液体は、第２流体との熱交換の結果、冷媒の蒸気へと位相変化する。蒸発器３０６内の蒸気の冷媒は、蒸発器３０６を出て、吸入配管によって圧縮機３０２へ戻り、サイクルが完了する。凝縮器３０４及び蒸発器３０６内で冷媒が適切に位相変化するのであれば、凝縮器３０４と蒸発器３０６は、適していればどの様な構成でも、システム３００に使用することができるものと理解頂きたい。
【００２２】
本発明は、電動機の負荷プロフィールが実質的に（スクリュー圧縮機のような）一定のトルク負荷であるとき、電動機１０６を、電動機の定格電圧及び周波数より高い電圧及び周波数で、一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動させることによって、電動機の馬力と効率を上げる。或いは、電動機の負荷プロフィールが、遠心圧縮機又はファンの様な可変トルク負荷であるような場合は、磁束又はボルト／Ｈｚを下げることもできる。先に述べたように、一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚで電動機を作動させるモードは、実質的に一定のトルクプロフィールを有する負荷に対して用いられるが、この場合、電動機１０６に供給される電圧の増減に合わせて、電動機１０６に供給される周波数を増減させる必要がある。例えば、４極誘導電動機は、定格電圧の２倍と定格周波数の２倍で作動しているときは、その定格出力馬力及び速度の２倍の出力馬力及び速度を送ることができる。一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードでは、電動機１０６への電圧が上がると、電動機１０６の出力馬力がその分だけ上がることになる。同様に、電動機１０６への周波数が上がると、電動機１０６の出力速度がその分だけ上がることになる。可変トルク負荷の場合、最低速度より低い速度では、定格トルクが必要なければ定格電動機磁束は必要ないので、ボルト／Ｈｚ比は下がって、電動機の効率は僅かに改善される。低電圧の電動機、即ち６００ＶＡＣより低い定格値の電動機は、定格６００ＶＡＣ一杯での作動に合わせた固定子絶縁システムを含んでおり、従って電動機電圧の限度は、６００ＶＡＣレベルより低いかそれと等しい定格値を有する電動機では、通常、６００ＶＡＣである。本発明の或る実施形態では、電動機１０６への入力電圧は、入力電圧が電動機巻線の絶縁の定格電圧に等しくなるまで上げることができる。上記の例で分かるように、電動機１０６への入力電圧及び周波数を倍にすると、電動機１０６の提供する出力馬力及び速度が倍になる。
【００２３】
更に、一定のトルク負荷、例えばスクリュー圧縮機、の場合、一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで電動機１０６を作動させると、電動機をその定格ボルト／周波数で作動させた場合よりも、電動機の作動効率が上がる。一定のトルク負荷で駆動すると、電動機１０６への入力電圧及び周波数が上がるので、電動機１０６によって引き出される電流は、比較的一定のままである。電動機電流が比較的一定のままなので、電動機１０６の損失も比較的一定のままである。従って、電動機１０６の馬力は上がるが、電動機１０６によって引き出される電動機電流と、それに対応する電動機１０６の損失は実質的に同じに維持されるので、電動機１０６が線間電圧及び周波数で駆動される場合よりも、電動機１０６の効率が上がる。
【００２４】
電動機１０６の馬力と効率を上げるための本発明の或る実施形態は、電動機１０６を、電動機の定格電圧及び周波数より高い入力電圧及び入力周波数を電動機１０６に供給することのできるＶＳＤ１０４に接続することを含んでいる。或る例では、電動機１０６は、対応する線間電圧と線間周波数に対して定格値を定めることができ、ＶＳＤ１０４は、電動機１０６に、線間電圧及び線間周波数より高い出力電圧及び出力周波数を供給することができる。或いは、電動機１０６は、対応する線間周波数と、対応する線間電圧より低い電圧とに対して定格値を定め、ＶＳＤ１０４は、線間電圧と実質的に等しい出力電圧と、線間周波数より高い出力周波数を供給するようにしてもよい。何れの装置でも、電動機１０６は、電動機の定格電圧及び周波数より高い入力電圧と入力周波数を受け取っている。
【００２５】
電動機１０６の馬力と効率を上げるための本発明の別の実施形態は、二重電圧電動機、即ち、高電圧接続部と低電圧接続部の両方を有する電動機をＶＳＤ１０４に接続することを含んでいる。ＶＳＤ１０４は、二重電圧電動機の低電圧接続部に接続されており、二重電圧電動機の低電圧接続部に、高電圧接続部に対応する入力電圧と、線間周波数より高い入力周波数を供給する。ＶＳＤ１０４によって二重電圧電動機の低電圧接続に供給される入力電圧は、二重電圧電動機の具体的な配置次第で、ＶＳＤ１０４によって電源電圧より上げられることもあるし、電源電圧と実質的に等しいこともある。上記２つの実施形態の何れでも、電動機１０６は、電動機のより高い出力速度及び出力馬力を得るために、電動機の定格電圧及び周波数より高い、ＶＳＤ１０４からの入力電圧及び入力周波数で作動する。
【００２６】
加えて、ＶＳＤ１０４は、可変入力電圧と可変入力周波数を電動機１０６に供給することができるので、電動機を、電動機の具体的な負荷次第で様々な異なるレベルで、一定の磁束又は一定のボルト／Ｈｚモードで作動させることができる。制御パネル、マイクロプロセッサ又は制御器は、好ましくは、ＶＳＤ１０４に制御信号を送ってＶＳＤ１０４（及び、できれば電動機１０６）の作動を制御し、制御パネルが受け取った具体的なセンサー読み取り値に基づいて、ＶＳＤ１０４と電動機１０６を最適な作動状態に設定することができる。例えば、図３の冷却システム３００では、制御パネル３０８は、冷却システムの変化する状態に対応するようにＶＳＤ１０４の出力電圧及び周波数を調整することができ、即ち、制御パネル３０８は、電動機１０６の所望の作動速度と圧縮機３０２の所望の負荷出力を達成するために、圧縮機３０２の負荷条件の増減に応じて、ＶＳＤ１０４の出力電圧及び周波数を増減させることができる。
【００２７】
以上、本発明を、好適な実施形態に関連付けて説明してきたが、当業者には理解頂けるように、本発明には、その範囲から逸脱すること無く、様々な変更を施し、その要素を等価物に置換することもできる。更に、本発明の本来の範囲から逸脱すること無く、特定の状況又は材料に合わせて、本発明の教示に多くの修正を加えることもできる。従って、本発明を実行するために考えられる最良の方法として開示している特定の実施形態に、本発明を限定する意図はなく、本発明は、特許請求項の範囲に含まれる全ての実施形態を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の全体的なシステム構成を概略的に示している。
【図２】本発明に用いられる可変速度駆動装置の或る実施形態を概略的に示している。
【図３】本発明と共に用いることのできる冷却システムを概略的に示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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