(57)【要約】【課題】簡易な構成で所要の動作状態でモータを駆動することができるインバータ装置、液体供給装置、材料輸送装置及び電気機器を提供する。【解決手段】インバータ装置は、電動機のトルクに関連する物理量を検出する検出部と、物理量における異なる複数の規定値及び規定値に各対応する複数の規定周波数を設定する設定部と、設定した規定値及び規定周波数の複数の組で画定される動作特性を特定する特定部と、特定した動作特性に基づいて、検出した物理量に応じた動作周波数で動作すべく制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の周波数を変換して得た動作周波数で電動機を駆動するインバータ装置であって、
電動機のトルクに関連する物理量を検出する検出部と、
前記物理量における異なる複数の規定値及び該規定値に各対応する複数の規定周波数を設定する設定部と、
該設定部で設定した規定値及び規定周波数の複数の組で画定される動作特性を特定する特定部と、
該特定部で特定した動作特性に基づいて、前記検出部で検出した物理量に応じた動作周波数で動作すべく制御する制御部と
を備えることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記設定部は、
前記規定周波数のうち、最小値及び該最小値の次に小さい値に対応する規定値を略同値にしてあることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記設定部は、
前記次に小さい値を基底周波数以下にしてあることを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記検出部で検出した物理量を電圧又は電流に変換する変換部と、
電圧又は電流に応じて動作周波数を決定する決定部と
を備え、
前記設定部は、
前記変換部が変換する電圧又は電流を前記規定値として、及び該規定値に応じて前記決定部で決定する動作周波数を前記規定周波数として設定するようにしてあることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記変換部で変換した電圧又は電流を出力する出力端子と、
前記決定部へ電圧又は電流を入力する入力端子と
を備え、
前記出力端子と入力端子とを接続してあることを特徴とする請求項４に記載のインバータ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のインバータ装置と、該インバータ装置で駆動される電動機を有するポンプとを備え、該ポンプにより液体を供給する液体供給装置であって、
前記制御部は、
前記ポンプが供給する液体の流量又は圧力を制御するようにしてあることを特徴とする液体供給装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のインバータ装置と、該インバータ装置で駆動される電動機を有する空気源とを備え、材料を輸送するための配管を介して前記空気源により材料を空気輸送する材料輸送装置であって、
前記制御部は、
前記空気源による風量又は風速を制御するようにしてあることを特徴とする材料輸送装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のインバータ装置を備え、該インバータ装置で駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器であって、
前記制御部は、
前記回転軸の回転数を制御するようにしてあることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源の周波数を変換して得た動作周波数で電動機を駆動するインバータ装置、該インバータ装置を備える液体供給装置、材料輸送装置及び電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境汚染あるいは産業廃棄物の増加などの問題を解決するため、循環型社会の形成が益々重要になってきている。例えば、プラスチックに代表される合成樹脂を用いて成形品又は成形部品を製造する成形工場では、成形時に発生するスプルランナと称される不要部分あるいは成形不良品などを回収して樹脂素材の資源再利用率を向上させることが行われている。
【０００３】
樹脂素材のリサイクルには、回収したスプルランナを粉砕機で所定の大きさの粉砕材にしてリサイクル原資としている。このような粉砕機では、投入される被処理物が多種多用であり、被処理物によっては、異なる大きさの粉砕片に粉砕したい場合がある。そこで、回転刃が固定された回転軸を駆動するモータの電流を検出し、検出した電流の大小に応じてインバータの周波数を変更し、モータの回転数を変更することにより、所望の大きさの粉砕片に粉砕することができる粉砕機が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７０７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インバータ制御されたモータのトルク特性は、インバータの基底周波数以下の範囲では、定トルク領域となってモータのトルクが一定となる定トルク特性を示すものの、基底周波数以上の範囲では、定出力領域となってモータのトルクがインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に小さくなる定出力特性を示し、トルク特性を示すトルク曲線は複雑な曲線となる。
【０００６】
例えば、インバータ制御されたモータにより回転体の回転軸を駆動する制御を行う場合、回転体に加わるトルクに応じた駆動制御を行う必要があり、トルク曲線に沿った制御が求められる。このような場合には、インバータの動作を規定するために、シーケンサなどの高度な演算機能を備えた機器を用いる必要がある。また、シーケンサなどを用いた制御処理も複雑になるという問題がある。このような問題は、インバータを用いてモータを駆動する他の装置にも当てはまる。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で所要の動作状態でモータを駆動することができるインバータ装置、該インバータ装置を備える液体供給装置、材料輸送装置及び電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係るインバータ装置は、交流電源の周波数を変換して得た動作周波数で電動機を駆動するインバータ装置であって、電動機のトルクに関連する物理量を検出する検出部と、前記物理量における異なる複数の規定値及び該規定値に各対応する複数の規定周波数を設定する設定部と、該設定部で設定した規定値及び規定周波数の複数の組で画定される動作特性として特定する特定部と、該特定部で特定した動作特性に基づいて、前記検出部で検出した物理量に応じた動作周波数で動作すべく制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係るインバータ装置は、第１発明において、前記設定部は、前記規定周波数のうち、最小値及び該最小値の次に小さい値に対応する規定値を略同値にしてあることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係るインバータ装置は、第２発明において、前記設定部は、前記次に小さい値を基底周波数以下にしてあることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係るインバータ装置は、第１発明から第３発明までのいずれか１つにおいて、前記検出部で検出した物理量を電圧又は電流に変換する変換部と、電圧又は電流に応じて動作周波数を決定する決定部とを備え、前記設定部は、前記変換部が変換する電圧又は電流を前記規定値として、及び該規定値に応じて前記決定部で決定する動作周波数を前記規定周波数として設定するようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係るインバータ装置は、第４発明において、前記変換部で変換した電圧又は電流を出力する出力端子と、前記決定部へ電圧又は電流を入力する入力端子とを備え、前記出力端子と入力端子とを接続してあることを特徴とする。
【００１３】
第６発明に係る液体供給装置は、前述の発明のいずれか１つに係るインバータ装置と、該インバータ装置で駆動される電動機を有するポンプとを備え、該ポンプにより液体を供給する液体供給装置であって、前記制御部は、前記ポンプが供給する液体の流量又は圧力を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
第７発明に係る材料輸送装置は、前述の発明のいずれか１つに係るインバータ装置と、該インバータ装置で駆動される電動機を有する空気源とを備え、材料を輸送するための配管を介して前記空気源により材料を空気輸送する材料輸送装置であって、前記制御部は、前記空気源による風量又は風速を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
第８発明に係る電気機器は、前述の発明のいずれか１つに係るインバータ装置を備え、該インバータ装置で駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器であって、前記制御部は、前記回転軸の回転数を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
第１発明にあっては、検出部は、電動機のトルクに関連する物理量を検出する。電動機のトルクに関連する物理量は、例えば、電動機のトルクであり、電動機のトルクに変換することができるトルク電流、負荷電流又は電動機の出力電力なども含めることができる。なお、検出部は、インバータ装置の内部に設けてもよく、あるいは電動機側に設けたセンサでもよい。
【００１７】
設定部は、物理量における異なる複数の規定値及び当該規定値に各対応する複数の規定周波数を設定する。規定値及び規定周波数を２組設定する場合、例えば、物理量をトルクとした場合、規定値としてトルク値Ｔａ、Ｔｂとして、トルク値Ｔａ、Ｔｂに対応する周波数をｆａ、ｆｂとすることができる。また、規定値及び規定周波数を３組設定する場合、例えば、物理量をトルクとした場合、規定値としてトルク値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃとして、トルク値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃに対応する周波数をｆａ、ｆｂ、ｆｃとすることができる。なお、規定値及び規定周波数の組は３組を超えて設定してもよい。
【００１８】
特定部は、設定した規定値及び規定周波数の複数の組で画定される動作特性を特定する。動作特性は、インバータ制御された電動機のトルク特性に相当するものである。上述のように、規定値及び規定周波数を２組設定した場合、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点とを繋ぐ１つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定する。また、規定値及び規定周波数を３組設定した場合、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点と、周波数がｆｃでありトルク値がＴｃである動作点とを繋ぐ連続する２つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定する。同様に、規定値及び規定周波数を４組設定した場合、連続する３つの仮想線分で動作特性を特定することができる。
【００１９】
制御部は、特定した動作特性に基づいて、検出部で検出した物理量に応じた動作周波数で動作すべく制御する。すなわち、制御部は、検出部で検出した物理量（例えば、トルク）が動作特性上のトルクと一致する周波数を動作周波数とし、当該動作周波数で電動機を駆動する。これにより、規定値及び規定周波数を２組設定した場合には、従来のモータのトルク曲線が、１つの仮想線分で示す動作特性により近似されることになり、シーケンサなどの機器を用いる必要が無く、また、シーケンサを用いた複雑な制御処理も不要となり、簡易な構成で所要の動作状態でモータを駆動することができる。また、規定値及び規定周波数を３組設定した場合には、従来のモータのトルク曲線が、２つの仮想線分で示す動作特性により近似されることになり、トルク曲線をさらに精度良く近似することができる。
【００２０】
第２発明にあっては、設定部は、規定周波数のうち、最小値及び最小値の次に小さい値に対応する規定値を略同値（すなわち、同値もしくはほぼ近似値）にしてある。規定値、すなわち物理量（例えば、トルク値）を略同値にすることにより、周波数が最小値（例えば、周波数０）と、最小値の次に小さい周波数との間の周波数範囲において、定トルク特性を有する動作特性を特定することが可能となる。また、当該次に小さい周波数よりも高い周波数範囲では、定出力特性を近似した動作特性を特定することができる。
【００２１】
第３発明にあっては、設定部は、次に小さい値を基底周波数以下にしてある。例えば、最小値の次に小さい周波数を基底周波数に等しくした場合、周波数が０から基底周波数までの範囲において定トルク特性を有する動作特性を特定することができる。また、基底周波数より高い周波数の範囲では、定出力特性を近似した動作特性を特定することができる。
【００２２】
また、最小値の次に小さい周波数を基底周波数より小さい値にすることもできる。例えば、基底周波数を６０Ｈｚとした場合、最小値の次に小さい周波数を３０Ｈｚとすることができる。この場合、周波数が０から３０Ｈｚまでの範囲において、基底周波数が６０Ｈｚと同様のトルク値を有する定トルク特性を有する動作特性を特定することができ、周波数が３０Ｈｚより高い範囲では、基底周波数が６０Ｈｚの場合よりも低出力を有する定出力特性を近似した動作特性を特定することができる。これにより、出力を小さくして小型化を図ることができるモータを用いることができるとともに、より大きな出力のモータと同等のトルクを出力することができるモータを用いることができる。
【００２３】
第４発明にあっては、変換部は、検出部で検出した物理量を電圧又は電流に変換する。変換部は、例えば、検出した物理量（トルクなど）を表示させるためのメータ（表示器）を駆動するのに使用することができる。すなわち、変換部が変換した電圧又は電流でメータを駆動することにより、メータは、検出した物理量を表示することができる。決定部は、電圧又は電流に応じて動作周波数を決定する。決定部は、外部から動作周波数を指定するために使用することができる。すなわち、外部から所要の電圧又は電流を決定部に入力することにより、決定部は、入力された電圧又は電流に応じた動作周波数を決定することができる。
【００２４】
設定部は、変換部が変換する電圧又は電流を規定値として、及び当該規定値に応じて決定部で決定する動作周波数を規定周波数として設定する。例えば、規定値及び規定周波数を２組設定する場合、例えば、トルク値Ｔａ、Ｔｂが変換部で変換された電圧又は電流をＶａ又はＩａ、Ｖｂ又はＩｂとして、電圧Ｖａ又は電流Ｉａに対応する周波数をｆａ、電圧Ｖｂ又は電流Ｉｂに対応する周波数をｆｂとすると、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点とを繋ぐ１つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することができる。同様に、規定値及び規定周波数を３組設定する場合、例えば、トルク値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが変換部で変換された電圧又は電流をＶａ又はＩａ、Ｖｂ又はＩｂ、Ｖｃ又はＩｃとして、電圧Ｖａ又は電流Ｉａに対応する周波数をｆａ、電圧Ｖｂ又は電流Ｉｂに対応する周波数をｆｂ、電圧Ｖｃ又は電流Ｉｃに対応する周波数をｆｃとすると、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点と、周波数がｆｃでありトルク値がＴｃである動作点とを繋ぐ連続する２つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することができる。
【００２５】
第５発明にあっては、変換部で変換した電圧又は電流を出力する出力端子と、決定部へ電圧又は電流を入力する入力端子とを備える。出力端子は、例えば、メータを接続する端子である。また、入力端子は、動作周波数を指定するための端子である。出力端子と入力端子とを接続することにより、変換部が変換する電圧又は電流に応じて動作周波数を決定することができ、設定部で設定した規定値及び規定周波数で画定される動作特性を特定することができる。
【００２６】
第６発明にあっては、制御部は、ポンプが供給する液体の流量又は圧力を制御する。液体の流量は、電動機の回転軸の回転数、すなわちインバータが変換する周波数と比例する関係にある。また、液体の圧力は、電動機のトルクと比例する関係にある。例えば、液体の流量を増減させるためには、インバータの周波数を上下するように制御し、また液体の圧力を増減させるためには、電動機のトルクが増減するようにインバータの周波数を制御することにより、液体の流量又は圧力を最適な値にすることができる。
【００２７】
第７発明にあっては、制御部は、空気源による風量又は風速を制御する。風量をＱ、風速をＳ、配管の内径をｄとすると、Ｓ＝Ｑ／（π×ｄ2 ／４）で表すことができる。電動機のトルクと配管内の圧力又は配管抵抗とは比例する関係にある。また、空気源の圧力と風量との関係を示す圧力風量特性は、予め求めておくことができる。また、配管内の風量は、空気源の電動機の回転軸の回転数、すなわちインバータが変換する周波数と比例する関係にある。インバータの周波数を上下すべく制御することにより、空気源の圧力風量特性上で配管内の風量を最適な値にすることが可能となる。
【００２８】
第８発明にあっては、制御部は、回転軸の回転数を制御する。回転軸に取り付けられた回転体とは、例えば、回転刃などである。回転体に加わるトルクが小さい場合、すなわち、軽負荷である場合、トルクを小さくすることにより電気機器の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高めることができる。また、回転刃に加わるトルクが大きい場合、すなわち、重負荷である場合、回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止などを防止することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、簡易な構成で所要の動作状態でモータを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態のインバータ装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】従来のインバータ制御されたモータの出力特性の一例を示す説明図である。
【図３】変換部での変換の一例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の特定方法の第１例を示す説明図である。
【図５】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の第１例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の特定方法の第２例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の第２例を示す説明図である。
【図８】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の特定方法の第３例を示す説明図である。
【図９】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の第３例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の特定方法の第４例を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態のインバータ装置による動作特性の第４例を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態のインバータ装置を備える液体供給システムの構成の一例を示す説明図である。
【図１３】本実施の形態の液体供給装置による流量制御の一例を示す説明図である。
【図１４】本実施の形態のインバータ装置によるモータの定出力領域を拡張した場合の動作特性の一例を示す説明図である。
【図１５】本実施の形態の材料輸送装置の構成の一例を示す説明図である。
【図１６】空気源による風量とインバータ装置の周波数との関係の一例を示す模式図である。
【図１７】空気源による圧力と風量との関係の一例を示す模式図である。
【図１８】本実施の形態の材料輸送装置による風量制御の一例を示す説明図である。
【図１９】本実施の形態の電気機器の構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態のインバータ装置１００の構成の一例を示す説明図である。インバータ装置１００は、インバータ本体１０、インバータ本体１０を制御するインバータ制御部２０などを備え、インバータ制御部２０は、インバータ装置１００全体を制御する制御部２１、検出部２２、変換部２３、決定部２４、設定部２５、特定部２６などを備える。
【００３２】
インバータ装置１００は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚなどの商用電源から供給される交流電源１の周波数（基底周波数）を変換し、変換した周波数の交流電圧を電動機としてのモータ５０へ出力する。
【００３３】
図２は従来のインバータ制御されたモータの出力特性の一例を示す説明図である。図２において、横軸はインバータの周波数を示し、縦軸はモータのトルク（出力トルク）及び出力電力を示す。図２に示すように、インバータの周波数が基底周波数(例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ)を境にしてモータの出力特性が変わる。基底周波数以下では、定トルク特性となり、基底回転数以上では定出力特性となる。
【００３４】
図２中、実線で示すモータのトルク曲線（トルク特性）のように、モータのトルクは、定トルク領域では一定となり、定出力領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。定出力領域におけるモータのトルク曲線上ではモータの出力電力が一定となる。
【００３５】
また、図２中、破線で示すモータの電力曲線（出力電力特性）のように、モータの出力電力は、定トルク領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に大きくなり、定出力領域では一定となる。定出力領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。定トルク領域におけるモータの電力曲線上ではモータのトルクが一定となる。
【００３６】
図２に示すような、モータのトルク特性を示すトルク曲線は複雑な曲線となる。例えば、インバータ制御されたモータにより回転体の回転軸を駆動する制御を行う場合、回転体に加わるトルクに応じた駆動制御を行う必要があり、トルク曲線に沿った制御が求められる。このような場合には、インバータの動作を規定するために、シーケンサなどの高度な演算機能を備えた機器を用いる必要がある。また、シーケンサなどを用いた制御処理も複雑になるという問題がある。このような問題は、インバータを用いてモータを駆動する他の装置にも当てはまる。
【００３７】
本実施の形態のインバータ装置１００にあっては、簡易な構成で所要の動作状態でモータ５０を駆動することができる。以下、詳細に説明する。
【００３８】
検出部２２は、モータ５０のトルクに関連する物理量を検出する。モータ５０のトルクに関連する物理量は、例えば、モータ５０トルクであり、モータ５０のトルクに変換することができるトルク比、トルク電流、負荷電流又は電動機の出力電力なども含めることができる。なお、検出部２２は、インバータ装置１００の内部に設けてもよく、あるいはインバータ装置１００とモータ５０との間にセンサ（不図示）を設け、当該センサを介して物理量を検出するようにしてもよい。
【００３９】
変換部２３は、検出部２２で検出した物理量を電圧又は電流に変換する。例えば、変換部２３は、トルクを電圧に変換する。また、変換部２３は、トルクを電流に変換することもできる。
【００４０】
図３は変換部２３での変換の一例を示す説明図である。図３において、横軸は変換部２３に入力されるトルク比（すなわち、検出部２２が出力するトルク比）を示し、縦軸は変換部２３が出力する電圧を示す。トルク比は、定格トルクに対する比を示すものである。なお、横軸のトルク比に代えて、トルク、トルク電流など他のトルクに関連する物理量を用いることもできる。また、縦軸の電圧に代えて電流を用いることもできる。変換部２３は、トルク比又はトルクに比例した電圧を出力する。
【００４１】
なお、変換部２３は、検出部２２で検出した物理量（トルクなど）を表示させるためのメータ（表示器）を駆動するために設けられているものである。すなわち、変換部２３が変換した電圧又は電流でメータ（表示器）を駆動することにより、検出された物理量をメータに表示することができる。
【００４２】
決定部２４は、入力される電圧又は電流に応じてインバータ装置１００の動作周波数を決定する。決定部２４は、外部から動作周波数を指定するために使用することができる。すなわち、外部から所要の電圧又は電流を決定部２４に入力することにより、決定部２４は、入力された電圧又は電流に応じた動作周波数を決定することができる。
【００４３】
設定部２５は、物理量における異なる複数の規定値及び当該規定値に各対応する複数の規定周波数を設定する。規定値及び規定周波数を２組設定する場合、例えば、物理量をトルクとした場合、規定値としてトルク値Ｔａ、Ｔｂとして、トルク値Ｔａ、Ｔｂに対応する周波数をｆａ、ｆｂとすることができる。
【００４４】
また、規定値及び規定周波数を３組設定する場合、例えば、物理量をトルクとした場合、規定値としてトルク値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃとして、トルク値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃに対応する周波数をｆａ、ｆｂ、ｆｃとすることができる。なお、規定値及び規定周波数の組は３組を超えて設定してもよい。
【００４５】
特定部２６は、設定部２５で設定した規定値及び規定周波数の複数の組で画定される動作特性を特定する。動作特性は、インバータ制御されたモータのトルク特性に相当するものである。上述のように、規定値及び規定周波数を２組設定した場合、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点とを繋ぐ１つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定する。
【００４６】
また、規定値及び規定周波数を３組設定した場合、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点と、周波数がｆｃでありトルク値がＴｃである動作点とを繋ぐ連続する２つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定する。同様に、規定値及び規定周波数を４組設定した場合、連続する３つの仮想線分で動作特性を特定することができる。
【００４７】
より具体的には、設定部２５は、変換部２３が変換する電圧を規定値として、及び当該規定値に応じて決定部２４で決定する動作周波数を規定周波数として設定する。例えば、規定値及び規定周波数を２組設定する場合、例えば、トルク値Ｔａ、Ｔｂが変換部２３で変換された電圧をＶａ、Ｖｂとして、電圧Ｖａに応じて決定部２４で決定する周波数をｆａ、電圧Ｖｂに応じて決定部２４で決定する周波数をｆｂとすると、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点とを繋ぐ１つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することができる。電流を規定値とする場合も同様である。
【００４８】
また、規定値及び規定周波数を３組設定する場合、例えば、トルク値Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが変換部で変換された電圧をＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとして、電圧Ｖａに応じて決定部２４で決定する周波数をｆａ、電圧Ｖｂに応じて決定部２４で決定する周波数をｆｂ、電圧Ｖｃに応じて決定部２４で決定する周波数をｆｃとすると、周波数がｆａでありトルク値がＴａである動作点と、周波数がｆｂでありトルク値がＴｂである動作点と、周波数がｆｃでありトルク値がＴｃである動作点とを繋ぐ連続する２つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することができる。
【００４９】
なお、変換部２３で変換した電圧又は電流を出力する出力端子と、決定部２４へ電圧又は電流を入力する入力端子とを備えることもできる。出力端子は、例えば、メータを接続する端子である。また、入力端子は、動作周波数を指定するための端子である。この場合には、出力端子と入力端子とを接続することにより、変換部２３が変換する電圧又は電流を出力端子及び入力端子を介して決定部２４へ入力することができるので、変換部２３が変換する電圧又は電流に応じて動作周波数を決定することができ、設定部２５で設定した規定値及び規定周波数で画定される動作特性を特定することができる。
【００５０】
制御部２１は、特定部２６で特定した動作特性に基づいて、検出部２２で検出した物理量に応じた動作周波数で動作すべく制御する。すなわち、制御部２１は、検出部２２で検出した物理量（例えば、トルク）が動作特性上のトルクと一致する周波数を動作周波数とし、当該動作周波数でモータ５０を駆動する。
【００５１】
これにより、規定値及び規定周波数を２組設定した場合には、従来のモータのトルク曲線が、１つの仮想線分で示す動作特性により近似されることになり、シーケンサなどの機器を用いる必要が無く、また、シーケンサを用いた複雑な制御処理も不要となり、簡易な構成で所要の動作状態でモータを駆動することができる。また、規定値及び規定周波数を３組設定した場合には、従来のモータのトルク曲線が、２つの仮想線分で示す動作特性により近似されることになり、トルク曲線をさらに精度良く近似することができる。
【００５２】
次に、本実施の形態の動作特性の特定方法について具体的に説明する。図４は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の特定方法の第１例を示す説明図であり、図５は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の第１例を示す説明図である。図４において、横軸は検出部２２が検出するトルク又は変換部２３が変換する電圧を示し、縦軸は決定部２４が決定する動作周波数を示す。
【００５３】
図４の例では、規定値及び規定周波数を２組設定する場合を示す。設定部２５は、規定値としてのトルク値Ｔ１（電圧値Ｖ１）、Ｔ２（電圧値Ｖ２）に対応する周波数０、ｆ２を設定している。それぞれの動作点をＡ（Ｖ１、０）、Ｂ（Ｖ２、ｆ２）とする。なお、動作点をＡ（Ｔ１、０）、Ｂ（Ｔ２、ｆ２）と表すこともできる。ここで、Ａ（Ｖ１、０）としたが、周波数の設定値は０に限定されるものではなく、実際に使用する周波数の下限値でもよい。
【００５４】
図５に示すように、特定部２６は、周波数が０又は０の近傍でありトルク値がＴ１である動作点Ａと、周波数がｆ２でありトルク値がＴ２である動作点Ｂとを繋ぐ１つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することになる。なお、図５において破線で示す曲線は、図２で例示した従来のモータ特性を示す。なお、使用する周波数の範囲内において、実線で示す仮想線は、破線で示すトルク曲線よりも下側、すなわちモータの出力トルクがトルク曲線での値以下となるようにしてある。
【００５５】
図５に示すように、従来のモータのトルク曲線が、１つの仮想線分で示す動作特性により近似されることになり、シーケンサなどの機器を用いる必要が無く、また、シーケンサを用いた複雑な制御処理も不要となり、簡易な構成で所要の動作状態でモータを駆動することができる。
【００５６】
図６は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の特定方法の第２例を示す説明図であり、図７は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の第２例を示す説明図である。
【００５７】
図６の例では、規定値及び規定周波数を３組設定する場合を示す。設定部２５は、規定値としてのトルク値Ｔ１（電圧値Ｖ１）に対応する周波数０、ｆ０（基底周波数）を設定し、トルク値Ｔ３（電圧値Ｖ３）に対応する周波数ｆ２を設定している。それぞれの動作点をＡ（Ｖ１、０）、Ｃ（Ｖ１、ｆ０）、Ｄ（Ｖ３、ｆ２）とする。なお、動作点をＡ（Ｔ１、０）、Ｃ（Ｔ１、ｆ０）、Ｄ（Ｔ３、ｆ２）と表すこともできる。また、動作点Ａ及びＣにおける電圧Ｖ１は同値でなくても略同値、すなわち近傍値とすることもできる。
【００５８】
図７に示すように、特定部２６は、周波数が０でありトルク値がＴ１である動作点Ａと、周波数がｆ０でありトルク値がＴ１である動作点Ｃ、周波数がｆ２でありトルク値がＴ３である動作点Ｄとを繋ぐ連続する２つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することになる。なお、図７において破線で示す曲線は、図２で例示した従来のモータ特性を示す。また、動作点Ａ及びＣにおけるトルク値Ｔ１は同値でなくても略同値、すなわち近傍値とすることもできる。なお、使用する周波数の範囲内において、実線で示す仮想線は、破線で示すトルク曲線よりも下側、すなわちモータの出力トルクがトルク曲線での値以下となるようにしてある。
【００５９】
図７に示すように、従来のモータのトルク曲線が、２つの仮想線分で示す動作特性により近似されることになり、トルク曲線をさらに精度良く近似することができる。
【００６０】
また、規定周波数のうち、最小値（動作点Ａの周波数０）及び最小値の次に小さい値（動作点Ｃの周波数ｆ０）に対応する規定値（トルク値）を同値Ｔ１にしてあるので、周波数が最小値（周波数０）と、最小値の次に小さい周波数（周波数ｆ０）との間の周波数範囲において、定トルク特性を有する動作特性を特定することが可能となる。また、当該次に小さい周波数（周波数ｆ０）よりも高い周波数範囲では、定出力特性を近似した動作特性を特定することができる。
【００６１】
また、規定周波数が最小値（０）の次に小さい動作点Ｃの周波数ｆ０を基底周波数に等しくしているので、周波数が０から基底周波数までの範囲において定トルク特性を有する動作特性を特定することができる。また、基底周波数より高い周波数の範囲では、定出力特性を近似した動作特性を特定することができる。
【００６２】
図８は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の特定方法の第３例を示す説明図であり、図９は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の第３例を示す説明図である。
【００６３】
図８の例では、規定値及び規定周波数を４組設定する場合を示す。設定部２５は、規定値としてのトルク値Ｔ１（電圧値Ｖ１）に対応する周波数０、ｆ０（基底周波数）を設定し、トルク値Ｔ４（電圧値Ｖ４）に対応する周波数ｆ４を設定し、トルク値Ｔ３（電圧値Ｖ３）に対応する周波数ｆ２を設定している。それぞれの動作点をＡ（Ｖ１、０）、Ｃ（Ｖ１、ｆ０）、Ｅ（Ｖ４、ｆ４）、Ｄ（Ｖ３、ｆ２）とする。なお、動作点をＡ（Ｔ１、０）、Ｃ（Ｔ１、ｆ０）、Ｅ（Ｔ４、ｆ４）、Ｄ（Ｔ３、ｆ２）と表すこともできる。
【００６４】
図９に示すように、特定部２６は、周波数が０でありトルク値がＴ１である動作点Ａと、周波数がｆ０でありトルク値がＴ１である動作点Ｃ、周波数がｆ４でありトルク値がＴ４である動作点Ｅ、周波数がｆ２でありトルク値がＴ３である動作点Ｄとを繋ぐ連続する３つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することになる。なお、図９において破線で示す曲線は、図２で例示した従来のモータ特性を示す。また、動作点Ａ及びＣにおけるトルク値Ｔ１は同値でなくても略同値、すなわち近傍値とすることもできる。なお、使用する周波数の範囲内において、実線で示す仮想線は、破線で示すトルク曲線よりも下側、すなわちモータの出力トルクがトルク曲線での値以下となるようにしてある。
【００６５】
図９に示すように、従来のモータのトルク曲線が、３つの仮想線分で示す動作特性により近似されることになり、トルク曲線の定出力特性（基底周波数ｆ０より高い周波数範囲での特性）をさらに精度良く近似することができる。
【００６６】
図１０は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の特定方法の第４例を示す説明図であり、図１１は本実施の形態のインバータ装置１００による動作特性の第４例を示す説明図である。
【００６７】
図１０の例では、規定値及び規定周波数を４組設定する場合を示す。設定部２５は、規定値としてのトルク値Ｔ１（電圧値Ｖ１）に対応する周波数０、ｆ５（基底周波数ｆ０より小さい）を設定し、トルク値Ｔ６（電圧値Ｖ６）に対応する周波数ｆ６を設定し、トルク値Ｔ５（電圧値Ｖ５）に対応する周波数ｆ２を設定している。それぞれの動作点をＡ（Ｖ１、０）、Ｆ（Ｖ１、ｆ５）、Ｇ（Ｖ６、ｆ６）、Ｈ（Ｖ５、ｆ２）とする。なお、動作点をＡ（Ｔ１、０）、Ｆ（Ｔ１、ｆ５）、Ｇ（Ｔ６、ｆ６）、Ｈ（Ｔ５、ｆ２）と表すこともできる。
【００６８】
図１１に示すように、特定部２６は、周波数が０又は０の近傍でありトルク値がＴ１である動作点Ａと、周波数がｆ５（＜基底周波数ｆ０）でありトルク値がＴ１である動作点Ｆ、周波数がｆ６（＞基底周波数ｆ０）でありトルク値がＴ６である動作点Ｇ、周波数がｆ２でありトルク値がＴ５である動作点Ｈとを繋ぐ連続する３つの仮想線分（直線でもよく曲線でもよい）で示す周波数とトルクとの関係を示す特性を動作特性として特定することになる。なお、図１１において破線で示す曲線は、図２で例示した従来のモータ特性を示す。
【００６９】
図１１に示すように、規定周波数の最小値（周波数０）の次に小さい周波数（周波数ｆ５）を基底周波数ｆ０より小さい値にすることもできる。通常、インバータの制御は基底周波数でのトルク値を最大値として、それより低い周波数はその最大値に合わせるように制御する。これはモータによって最大トルク値が異なるためで、通常、モータのトルク値は基底周波数の値を基本にすることが多いためである。しかし大抵のモータは最大トルク値に余裕を持っている。このためモータの出力を定格以下に押さえた定出力とすることにより基底周波数f０から周波数ｆ５までを低出力域に延長してモータが許容するトルク値まで上げることができる。例えば、基底周波数を６０Ｈｚとした場合、モータの最大トルク値に余裕があれば周波数ｆ５を３０Ｈｚとすることができる。この場合、周波数が０から３０Ｈｚまでの範囲（動作点Ａから動作点Ｆまでの範囲）において、基底周波数が６０Ｈｚである破線で示す特性以上のトルク値を有する定トルク特性を有する動作特性を特定することができる。また、周波数が３０Ｈｚより高い範囲では、基底周波数が６０Ｈｚである破線で示す特性の場合と同じ定出力特性を近似した動作特性を特定することができる。これにより、出力が同じでトルクの大きいモータを用いることができる。一方、例えば、基底周波数を６０Ｈｚとした場合、周波数が０から３０Ｈｚまでの範囲（動作点Ａから動作点Ｆまでの範囲）において、基底周波数が６０Ｈｚである破線で示す特性と同様のトルク値を有する定トルク特性を有する動作特性を特定することができる。また、周波数が３０Ｈｚより高い範囲では、基底周波数が６０Ｈｚである破線で示す特性の場合よりも低出力となる定出力特性を近似した動作特性を特定することができる。これにより、出力を小さくして小型化を図ることができるモータを用いることができるとともに、より大きな出力のモータと同等のトルクを出力することができるモータを用いることができる。
【００７０】
上述の実施の形態において、動作点を境界にしてモータの動作特性が変化するので、動作点を境にしてインバータ装置１００の周波数が増減する場合、チャタリング防止のためのタイマ機能を設けることができる。例えば、図９の動作点Ｃの場合、インバータ装置１００の周波数が動作点Ｃにおける周波数（基底周波数ｆ０）を越えて高くなった場合、周波数が基底周波数ｆ０を超えた時間が所定の設定時間より長くなった場合に、動作点Ｃ〜Ｅの動作特性に切り替える。同様に、図９の動作点Ｃの場合、インバータ装置１００の周波数が動作点Ｃにおける周波数（基底周波数ｆ０）を越えて低くなった場合、周波数が基底周波数ｆ０を下回った時間が所定の設定時間より長くなった場合に、動作点Ａ〜Ｃの動作特性に切り替える。他の動作点についても同様である。これにより、不用意に動作特性が動作点付近で頻繁に切り替わることを防止することができる。
【００７１】
上述の実施の形態では、モータの動作特性として、インバータ装置１００の周波数に対するモータの出力トルクを表す場合を説明したが、モータの動作特性は、出力トルクに限定されるものではなく、モータの動作を規定するものとして、モータの電流を規定する動作特性であってもよい。
【００７２】
上述の実施の形態において、変換部２３は、物理量を電圧又は電流に変換する構成であったが、これに限定されるものではなく、電力に変換するようにしてもよい。また、変換する電圧又は電流は、アナログ値でもよく、デジタル値でもよく、あるいはＰＷＭ制御されたパルス波形のようなものでもよい。この場合、決定部２４は、変換部２３が変換する電気量を入力として受け付けるようにすればよい。
【００７３】
図１２は本実施の形態のインバータ装置１００を備える液体供給システムの構成の一例を示す説明図である。本実施の形態の液体供給装置は、インバータ装置１００、モータ５０を具備するポンプ６１などを備える。
【００７４】
ポンプ６１と液体が供給される金型６３との間には、ポンプ６１から金型６３へ液体を送出するための配管６６、金型６３からポンプ６１へ液体を戻すための配管６７を接続してある。ポンプ６１から金型６３へ液体を送出するための配管６６には送媒バルブ６２を介装してある。また、金型６３からポンプ６１へ液体を戻すための配管６７には、返媒バルブ６４及びタンク６５を介装してある。なお、タンク６５には、不図示の給水用の配管及び排水用の配管が接続されてある。
【００７５】
タンク６５は、ヒータ及び熱交換機（不図示）などを備え、金型６３から戻った液体の温度を所定の温度に設定することができる。本実施の形態では、液体が供給される装置として、金型を一例として説明するが、液体が供給される装置は、金型に限定されるものではなく、液体の流量及び圧力が変動するような熱交換機、その他の装置も含むものとする。
【００７６】
金型６３は、比較的小さな金型から比較的大きな金型まで種々のものがある。例えば、寸法は比較的小さいものの形状が複雑な成型品には、小さな金型が使用される。小さな金型の場合には、金型に設けられた管路も複雑になり高圧の液体を供給する必要がある。一方、寸法又は形状が大きな成型品には、大きな金型が使用される。大きな金型の場合には、金型の温度を適切な温度に制御するためには、多くの流量の液体を供給する必要がある。また、液体としては、水、油などを使用することができるが、以下の説明では液体の一例として水を使用するものとする。
【００７７】
インバータ装置１００が変換する周波数とモータ５０の回転軸の回転数（「回転速度」とも称する）との関係は、Ｖｆ＝１２０×Ｆ／Ｓで表すことができる。ここで、Ｖｆはモータ５０の回転軸の回転数で、Ｓはモータ５０の極数で、Ｆはインバータ装置１００の周波数である。例えば、モータ５０が４極であり、インバータ装置１００の周波数Ｆが５０Ｈｚの場合、モータ５０の回転軸の回転数Ｖｆは１５００ｒｐｍとなり、インバータ装置１００の周波数Ｆが６０Ｈｚの場合、モータ５０の回転軸の回転数Ｖｆは１８００ｒｐｍとなる。
【００７８】
ポンプ６１が供給する水の流量Ｑは、モータ５０の回転軸の回転数、すなわちインバータ装置１００が変換する周波数と比例する関係にある。すなわち、モータ５０の回転軸の回転数Ｖｆと、ポンプ６１が供給する水の流量Ｑとの間には、流量Ｑが回転数Ｖｆに比例する関係（Ｑ∝Ｖｆ）がある。例えば、インバータ装置１００の周波数が上がって、モータ５０の回転軸の回転数が増加すると、流量Ｑも増加する。
【００７９】
また、ポンプ６１が供給する水の圧力Ｐは、モータ５０の回転軸の回転数、すなわちインバータ装置１００が変換する周波数と比例する関係にある。より具体的には、モータ５０の回転軸の回転数Ｖｆと、ポンプ６１が供給する水の圧力Ｐとの間には、圧力Ｐが回転数Ｖｆの２乗に比例する関係（Ｐ∝Ｖｆ2 ）がある。例えば、インバータ装置１００の周波数が上がって、モータ５０の回転軸の回転数が増加すると、圧力も増加する。また、液体の圧力Ｐとモータ５０のトルクＴとの間には、圧力ＰがトルクＴに比例する関係（Ｐ∝Ｔ）がある。
【００８０】
従って、液体の流量を増減させるためには、インバータ装置１００の周波数を上下するように制御し、また液体の圧力を増減させるためには、モータ５０のトルクが増減するようにインバータ装置１００の周波数を制御することにより、液体の流量又は圧力を最適な値にすることができる。
【００８１】
図１３は本実施の形態の液体供給装置による流量制御の一例を示す説明図である。図１３において、横軸はインバータ装置１００の周波数であり、縦軸はモータ５０の出力トルク（トルク）を示す。前述のとおり、インバータ装置１００の周波数は、ポンプ６１が供給する水の流量Ｑと比例関係にあるので、図１３の横軸は流量も示す。また、液体の圧力Ｐはモータ５０のトルクＴに比例する関係（Ｐ∝Ｔ）があるので、図１３の縦軸は圧力も示す。
【００８２】
また、図１３に示す、動作点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｄを繋ぐ動作特性（モータ５０のトルク曲線を近似したもの）は、図９で例示したものと同じである。動作点Ｃでの周波数ｆ０は基底周波数である。従って、動作点Ａ〜Ｃの範囲は、定トルク領域であり、動作点Ｃ〜Ｄの範囲は定出力領域を表す。
【００８３】
また、図１３中、管路抵抗曲線は、管路を流れる液体の摩擦抵抗と流量との関係を示し、液体の摩擦抵抗は流量の２乗に比例する。液体の圧力が増加すると摩擦抵抗も増加するので、管路を流れる液体の流量と圧力との関係は、当該管路の管路抵抗特性に依存して変化することになる。
【００８４】
図１３に示すように、インバータ装置１００が変換した周波数が、管路抵抗特性及びモータ５０の動作特性で画定される周波数（例えば、図１３の符号Ｓで示す点における周波数ｆｓ）より高い場合（例えば、図１３の符号Ｍで示す点における周波数ｆｍ）、制御部２１は、インバータ装置１００の周波数をｆｍからｆｓにΔｆｍだけ下げて流体の流量を減少させる。
【００８５】
金型などの負荷の状態が変化し、仮に図１３の符号Ｍで示すように、管路抵抗曲線に沿って液体の流量が増加した場合、液体の圧力及び流量が管路抵抗特性を満たすものの、モータ５０の出力トルクは、動作特性から外れることになる。そこで、水の圧力及び流量が管路抵抗特性を満たす状態（符号Ｍから符号Ｓへ遷移する状態）で、インバータ装置１００の周波数を下げて水の流量を減少させることにより、インバータ装置１００の周波数とモータ５０のトルクが動作特性上になるように制御する。
【００８６】
従来であれば、配管抵抗を把握することができないため、配管６６と配管６７を結ぶパイパス回路にバイパスバルブ６８を設けて、バイパスバルブ６８を開けて管路抵抗を小さくしてモータのトルク値を下げて使用する必要があった。このため、従来の方法では、バイパス回路に液体が流れることで出力トルクは動作特性範囲に入っても金型に流れる流量は増えることはなく、バイパス回路に流れ、その合わせた流量に必要なモータの最大出力で動作していることになる。しかし、本実施の形態では、金型などの負荷の状態が変化しても、モータ５０の最大の能力で水の流量を制御して、多くなった流量を少なくすることができる。この制御により、配管６６、６７の流量を調整するためのバイパスバルブ６８も不要となる。また、モータの電流値やトルク値が増加した場合、モータの回転数が自動的に下がるので、モータがオーバーロードすることを防止できる。
【００８７】
また、図１３に示すように、インバータ装置１００が変換した周波数が、管路抵抗特性及びモータ５０の動作特性で画定される周波数（例えば、図１３の符号Ｓで示す点における周波数ｆｓ）より低い場合（例えば、図１３の符号Ｎで示す点における周波数ｆｎ）、制御部２１は、インバータ装置１００の周波数をｆｎからｆｓにΔｆｎだけ上げて流体の流量を増加させる。
【００８８】
金型などの負荷の状態が変化し、仮に図１３の符号Ｎで示すように、水の流量が減少した場合、水の圧力及び流量が管路抵抗特性を満たすものの、モータ５０の出力トルクは、動作特性から外れることになる。そこで、水の圧力及び流量が管路抵抗特性を満たす状態（符号Ｎから符号Ｓへ遷移する状態）で、インバータ装置１００の周波数を上げて水の流量を増加させることにより、インバータ装置１００の周波数とモータ５０のトルクが動作特性上になるように制御する。これにより、金型などの負荷の状態が変化しても、モータ５０の最大の能力で水の流量を制御して、少なくなった流量を多くすることができる。
【００８９】
図１３の例では、管路抵抗特性を示す曲線が、モータ５０の動作特性の定出力特性領域（動作点Ｃ〜Ｄの範囲）で交差する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、管路抵抗特性を示す曲線が、モータ５０の動作特性の定トルク特性領域（動作点Ａ〜Ｃの範囲）で交差する場合も同様に制御して、配管の圧力を制御することもできる。
【００９０】
次に、本実施の形態の液体供給装置においてモータ５０の定格を小さくすることができる点について説明する。
【００９１】
図１４は本実施の形態のインバータ装置１００によるモータ５０の定出力領域を拡張した場合の動作特性の一例を示す説明図である。図１４において、横軸はインバータ装置１００の周波数であり、縦軸はモータ５０の出力トルク（トルク）を示す。前述のとおり、インバータ装置１００の周波数は、ポンプ６１が供給する水の流量Ｑと比例関係にあるので、図１４の横軸は流量も示す。また、液体の圧力Ｐは、定出力領域においてモータ５０のトルクＴに比例する関係（Ｐ∝Ｔ）があるので、図１４の縦軸は圧力も示す。
【００９２】
また、図１４に示す、動作点Ａ、Ｆ、Ｇ、Ｈを繋ぐ動作特性（モータ５０のトルク曲線を近似したもの）は、図１１で例示したものと同じである。動作点Ａ〜Ｆの範囲は、定トルク特性領域であり、動作点Ｆの周波数は、例えば、３０Ｈｚであり、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）より低い。また、動作点Ｆ〜Ｈの範囲は、定出力特性領域であり、動作点Ｈの周波数を１２０Ｈｚとすると、定出力特性領域は、３０Ｈｚから１２０Ｈｚまでの範囲になる。図１４中、破線で示す曲線は従来のインバータ制御されたモータのトルク曲線であり、定出力特性領域は、例えば、６０Ｈｚから１２０Ｈｚの範囲なので、定出力特性領域は、３０Ｈｚから６０Ｈｚまでの範囲だけ拡張されたことになる。
【００９３】
図１４に示すように、周波数が０から３０Ｈｚまでの範囲（動作点Ａから動作点Ｆまでの範囲）において、基底周波数が６０Ｈｚである破線で示すトルク曲線上のトルク値と同じトルク値を確保することができるので、より大型のモータと同等のトルクを出力することが可能である。
【００９４】
また、周波数が３０Ｈｚより高い範囲では、基底周波数が６０Ｈｚである破線で示すトルク曲線よりも低出力となる動作特性となるので、定出力特性領域（動作点ＦからＨまでの範囲）において、より定格の小さいモータを使用することができる。また、インバータ装置１００の周波数の最大値は、例えば、１２０Ｈｚで変わりがないので、多流量を確保することが可能となる。そして、インバータ装置１００の周波数を高くすることにより、モータの回転数を上げ、モータの機械的限界もしくはモータの電流値又はトルク値の許容範囲内で最大の回転数でポンプを動作させることができる。
【００９５】
すなわち、必要な流量を確保しつつ、出力を小さくして小型化を図ることができるモータを用いることができるとともに、より大きな出力のモータと同等のトルクを出力することができるモータを用いることができる。
【００９６】
上述のように、本実施の形態の液体供給装置は、制御部２１は、ポンプ６１が供給する液体の流量又は圧力を制御する。液体の流量は、モータ５０の回転軸の回転数、すなわちインバータ装置１００が変換する周波数と比例する関係にある。また、液体の圧力は、モータ５０のトルクと比例する関係にある。例えば、液体の流量を増減させるためには、インバータ装置１００の周波数を上下するように制御し、また液体の圧力を増減させるためには、モータ５０のトルクが増減するようにインバータ装置１００の周波数を制御することにより、液体の流量又は圧力を最適な値にすることができる。
【００９７】
図１５は本実施の形態の材料輸送装置の構成の一例を示す説明図である。図１５に示すように、材料輸送装置は、インバータ装置１００、モータ５０及びポンプ７１を有する空気源７０、捕集器７２、成形機７３、材料タンク７４などを備える。また、材料タンク７４の下方に設けられたロータリーバルブの排出口と捕集器７２との間は、材料（例えば、粉粒体材料）を空気輸送するための配管７５を連結してある。また、捕集器７２の排出口には成形機７３を設けている。
【００９８】
インバータ装置１００の制御部２１は、空気源７０による風量又は風速を制御する。風量をＱ、風速をＳ、配管７５の内径をｄとすると、Ｓ＝Ｑ／（π×ｄ2 ／４）で表すことができる。モータ５０のトルクと配管内の圧力又は配管抵抗とは比例する関係にある。また、空気源７０の圧力と風量との関係を示す圧力風量特性は、予め求めておくことができる。また、配管内の風量は、空気源７０のモータ５０の回転軸の回転数、すなわちインバータ装置１００が変換する周波数と比例する関係にある。インバータ装置１００の周波数を上下すべく制御することにより、空気源７０の圧力風量特性上で配管内の風量を最適な値にすることが可能となる。
【００９９】
図１６は空気源７０による風量とインバータ装置１００の周波数との関係の一例を示す模式図であり、図１７は空気源７０による圧力と風量との関係の一例を示す模式図である。図１６において、符号Ｊで示す点、すなわちインバータ装置１００の周波数がｆｊ、風量がＱｊ、圧力がＰ１で材料の空気輸送が行われていたとする。そして、所要の風量をＱｋとする。なお、ここでは、所要の風量を簡便のためＱｋとするが、上限と下限とで画定された範囲を所要の範囲とすることができる。なお、図１６に例示する直線上の数値の一例としては、例えば、圧力が−１４ｋＰａ、モータの出力が１ｋＷのとき、周波数が６０Ｈｚのときの風速は１１ｍ／ｓであり、周波数が７５Ｈｚのときの風速は３２ｍ／ｓであるが、これに限定されるものではない。
【０１００】
図１８は本実施の形態の材料輸送装置による風量制御の一例を示す説明図である。図１８において、横軸はインバータ装置１００の周波数であり、縦軸はモータ５０の出力トルク（トルク）を示す。図１８に示す、動作点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｄを繋ぐ動作特性（モータ５０のトルク曲線を近似したもの）は、図９で例示したものと同じである。動作点Ｃでの周波数ｆ０は基底周波数である。従って、動作点Ａ〜Ｃの範囲は、定トルク領域であり、動作点Ｃ〜Ｄの範囲は定出力領域を表す。
【０１０１】
図１６の符号Ｊで示す運転状態は、図１７において、符号Ｊで示す点で表すことができる。すなわち、インバータ装置１００の周波数（モータ５０の回転軸の回転数に対応）がｆｊのときの圧力風量特性上の圧力がＰ１、風量がＱｊの点で示す状態で運転されている。
【０１０２】
また、図１６の符号Ｊで示す運転状態は、図１８において、例えば、符号Ｊで示す点で表すことができる。すなわち、インバータ装置１００の周波数がｆｊであり、圧力Ｐ１に対応するトルクＴｊで示す状態で運転されている。
【０１０３】
図１６に示すように、風量Ｑｊ（＞Ｑｋ）で運転している状態から風量を所要の風量Ｑｋにするため、インバータ装置１００の周波数をｆｊからｆｋへΔｆだけ下げる。これにより、運転状態は符号Ｋで示す点、すなわちインバータ装置１００の周波数がｆｋであり、風量がＱｋの状態へ移行する。
【０１０４】
インバータ装置１００の周波数をｆｊからｆｋへ下げることにより、空気源７０の圧力及び風量は、図１７に示すように、周波数ｆｊに対応する圧力風量特性から周波数ｆｋに対応する圧力風量特性上に移る。そして、周波数ｆｊに対応する圧力風量特性上の符号Ｊで示す風量Ｑｊでの運転状態は、周波数ｆｋに対応する圧力風量特性上の符号Ｋで示す風量Ｑｋでの運転状態となる。このとき、圧力（配管抵抗）は、圧力Ｐ１から圧力Ｐ１′へ下がることになる。
【０１０５】
インバータ装置１００の周波数をｆｊからｆｋへ下げることにより、風量をＱｊからＱｋへ下げることができるが、同時に圧力がＰ１からＰ１′へ下がるため、図１６に示すように、符号Ｋで示す運転状態は、圧力Ｐ１′での風量と回転数（周波数）との関係を示す直線上にある。
【０１０６】
また、図１８に示すように、インバータ装置１００の周波数をｆｊからｆｋへ下げることにより、圧力がＰ１からＰ１′へ下がるため、圧力に比例するモータ５０のトルクもＴｊからＴｋへ下がることになる。なお、上述の図１８の例では、モータ５０の運転状態は、符号Ｋで示すように、動作特性の定出力特性領域であったが、これに限定されるものでない。動作特性の定トルク特性領域でも同様の制御を行うことができる。
【０１０７】
図１９は本実施の形態の電気機器の構成の一例を示す説明図である。図１９に示すように、電気機器は、インバータ装置１００、モータ５０、減速機８１、粉砕機本体８２などを備える。以下では、電気機器として粉砕機を例に挙げて説明する。
【０１０８】
モータ５０のモータ軸の回転数は減速機８１で減速され、粉砕機本体８２の回転軸は減速機８１により減速された回転数で回転する。粉砕機本体８２の回転軸には、回転体としての回転刃（例えば、粗砕刃及び粉砕刃など）が固定されている。被処理物は、粗砕刃と固定刃との協働により粗砕され、粗砕された被処理物は、粉砕刃と固定刃との協働により所定の大きさの粉砕材に粉砕され、粉砕刃の回転に伴って粉砕機の筐体の下側に送られ、材料受部に排出される。
【０１０９】
インバータ装置１００の制御部２１は、粉砕機本体８２の回転軸の回転数を制御する。回転軸に取り付けられた回転体（回転刃）に加わるトルクが小さい場合、すなわち、軽負荷である場合、トルクを小さくすることにより粉砕機本体８２の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高めることができる。また、回転刃に加わるトルクが大きい場合、すなわち、重負荷である場合、回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止などを防止することができる。
【０１１０】
上述の実施の形態では、電気機器の例として粉砕機について説明したが、電気機器は粉砕機に限定されるものではなく、多品種の負荷を扱う装置であれば、粉砕機に限らず産業機械に用いられる電気機器にも適用することができる。すなわち、特許請求の範囲に記載の電動機駆動トルク制御装置における電気機器は、粉砕機に限定されるものではなく、他の電気機器も含む。このような電気機器としては、回転軸に回転体を備えるものであり、例えば、工作機械、圧延機、フォーミング加工機、鉄鋼機械、エレベータ、巻き上げクレーンなどである。また、モータとは別個の減速機を用いる構成について説明したが、減速機は必須の構成ではなく、例えば、ギヤードモータなどを用いることもできる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  インバータ装置
１０  インバータ本体
２０  インバータ制御部
２１  制御部
２２  検出部
２３  変換部
２４  決定部
２５  設定部
２６  特定部
５０  モータ
６１  ポンプ
６２  送媒バルブ
６３  金型
６４  返媒バルブ
６５  タンク
６６、６７  配管
６８  バイパスバルブ
７０  空気源
７１  ポンプ
７２  捕集器
７３  成形機
７４  材料タンク
７５  配管
８１  減速機
８２  粉砕機本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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