(57)【要約】【課題】低コストな電動機制御システムを提供する。【解決手段】例えば、端子ＩＮから供給される交流電源をインバータ回路ＩＮＶに入力し、このＩＮＶの出力を、スイッチＳＷｎ２等を介して通常動作用のモータＭｎに入力すると共に、スイッチＳＷｒ２等を介して予備動作用のモータＭｒにも入力する。更に、端子ＩＮから供給される交流電源を、スイッチＳＷｎ３等を介してＭｎに入力すると共に、スイッチＳＷｒ３等を介してＭｒにも入力する。通常動作時は、ＳＷｎ２／ＳＷｒ２をオン／オフとすることでＩＮＶがＭｎを駆動し、Ｍｎの故障時等では、ＳＷｎ２／ＳＷｒ２をオフ／オンとすることでＩＮＶがＭｒを駆動する。また、場合によってはＩＮＶを用いずに、ＳＷｎ３を介する経路で交流電源により直接Ｍｎを駆動し、ＳＷｒ３を介する経路で交流電源により直接Ｍｒを駆動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１モータと、
前記第１モータの代替えとして予備的に設けられた第２モータと、
交流電源が入力され、モータの回転数を制御するための第１信号を出力するインバータ回路と、
前記第１信号を前記第１モータに伝送する第１スイッチと、
前記第１信号を前記第２モータに伝送する第２スイッチとを備え、
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのいずれか一方がオン、他方がオフに駆動されることで、前記第１モータおよび前記第２モータのいずれか一方が駆動されることを特徴とする電動機制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の電動機制御システムにおいて、さらに、
前記交流電源に接続された第１および第２ブレーカと、
前記第１ブレーカを介した前記交流電源を前記インバータ回路に供給する第３スイッチと、
前記第２ブレーカを介した前記交流電源を前記インバータ回路に供給する第４スイッチとを備え、
前記第１モータおよび前記第２モータのいずれか一方が駆動される際には、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチのいずれか一方がオン、他方がオフに駆動されることを特徴とする電動機制御システム。
【請求項３】
請求項２記載の電動機制御システムにおいて、さらに、
前記第１ブレーカを介した前記交流電源を前記第１モータに供給する第５スイッチと、
前記第２ブレーカを介した前記交流電源を前記第２モータに供給する第６スイッチとを備えることを特徴とする電動機制御システム。
【請求項４】
請求項１記載の電動機制御システムにおいて、
前記インバータ回路と前記第１および前記第２スイッチは、配電盤内に設けられることを特徴とする電動機制御システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機制御システムにおいて、
前記電動機制御システムは、半導体製造ラインの用役設備として用いられることを特徴とする電動機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機制御システムに関し、特に、半導体製造ライン等における用役設備として用いられる電動機の制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造ラインなどの各種工場においては、その工場で用いられる電力、水および空気などを管理するいわゆる用役設備が通常備わっている。用役設備の代表的なものとして、モータなどの電動機が挙げられ、このモータの回転数を制御することで、水の供給量や空気の調整等が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、半導体製造ラインでは、空気中のパーティクル（ゴミ）が極めて少ないクリーンルーム内で半導体ウエハの加工が行われる。クリーンルーム内のパーティクル数を少なく維持するには、クリーンルームに対する送風や排風を緻密に制御する必要がある。また、半導体ウエハを加工する際には、純水や様々な液体物質が必要とされ、クリーンルームに対する給水や廃水を適宜制御しなければならない。このような制御は、例えば、送風機、排風機、給水ポンプ、廃水ポンプなどに備わっている電動機（モータ）に対し、その回転数をインバータ回路などによって制御することで実現可能である。
【０００４】
図３は、電動機制御システムの構成例を示す概略図である。図３に示す電動機制御システムは、例えば外部から供給される３相の交流電源ＡＣが、３相ケーブルＣＢＬ１を介して配電盤ＢＤに接続され、配電盤ＢＤから２本の３相ケーブルＣＢＬ２，ＣＢＬ３を介して２つのモータＭｎ，Ｍｒに接続された構成となっている。ここで、モータＭｎ，Ｍｒは、例えば送風機用の同一のモータであり、一方のモータＭｎが通常動作用、他方のモータＭｒが予備動作用となっている。すなわち、半導体製造ラインなどでは、このようなモータが故障すると甚大な被害を被るため、通常はモータＭｎを動作させ、それが故障した場合の予備としてモータＭｒを設けることで安全性を確保している。
【０００５】
図４は、本発明の前提として検討した電動機制御システムにおいて、図３の配電盤内の構成例を示す回路図である。図４に示す配電盤ＢＤは、２個のモータＭｎ，Ｍｒに対応して２個のインバータ回路ＩＮＶｎ，ＩＮＶｒを備えた構成となっている。一方のインバータ回路ＩＮＶｎには、端子ＩＮからの交流電源がブレーカＢＲｎ、スイッチＳＷｎおよびコイルＬｎ１を介して入力され、ＩＮＶｎの出力は、コイルＬｎ２、サーマルリレーＳＲｎ、端子ＯＵｎを介してモータＭｎに接続される。他方のインバータ回路ＩＮＶｒにも、端子ＩＮからの交流電源がブレーカＢＲｒ、スイッチＳＷｒおよびコイルＬｒ１を介して入力され、ＩＮＶｒの出力は、コイルＬｒ２、サーマルリレーＳＲｒ、端子ＯＵｒを介してモータＭｒに接続される。通常時は、ＳＷｎのオンによってモータＭｎが駆動され、それが故障した場合にはＳＷｒのオンによってモータＭｒが駆動される。
【０００６】
しかしながら、通常、インバータ回路が故障することは極めて希であり、比較的高価であるインバータ回路を通常用と予備用で設けることは、コスト的に無駄が多い。また、このようなインバータ回路は、例えば４０ｋＷといった大電力を扱うため、５０ｃｍ角などの大きさが必要となり、配電盤ＢＤ内に２個挿入することが困難となる場合もある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、低コストな電動機制御システムを提供することにある。本発明の前記ならびにそれ以外の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００９】
本発明による電動機制御システムは、第１モータと、これが故障した場合などで用いられる第２モータと、交流電源を受けてモータの回転数を制御するための第１信号を出力するインバータ回路と、この第１信号を第１モータに伝送する第１スイッチと、第２モータに伝送する第２スイッチとを備えたものとなっている。そして、例えば、通常動作時は第１スイッチ／第２スイッチがオン／オフに駆動されることで、インバータ回路により第１モータが駆動され、第１モータの故障時などでは、第１スイッチ／第２スイッチがオフ／オンに駆動されることで、インバータ回路により第２モータが駆動される。このように、共通のインバータ回路により第１モータまたは第２モータを駆動可能な構成とすることで、低コストな電動機制御システムが実現可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すると、低コストな電動機制御システムが実現可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による電動機制御システムにおいて、その構成例を示す回路図であり、前述した図３の配電盤（制御盤）ＢＤ内の回路を示すものである。図１に示すように、本実施の形態１の電動機制御システムは、２個のモータ（（３相誘導）電動機）Ｍｎ，Ｍｒのいずれかを選択して、それを１個のインバータ回路ＩＮＶで駆動可能となっていることが主要な特徴となっている。図１では、３相交流電源が入力される端子ＩＮがブレーカＢＲｎの一端に接続され、ブレーカＢＲｎの他端がスイッチＳＷｎ１の一端に接続される。また、端子ＩＮはブレーカＢＲｒの一端にも接続され、ブレーカＢＲｒの他端はスイッチＳＷｒ１の一端に接続される。
【００１３】
ＳＷｎ１とＳＷｒ１の他端は、コイルＬ１を介してインバータ回路ＩＮＶの入力に共通に接続される。インバータ回路ＩＮＶの出力は、コイルＬ２を介してスイッチＳＷｎ２の一端とスイッチＳＷｒ２の一端に接続される。ＳＷｎ２の他端はサーマルリレーＳＲｎの一端に接続され、ＳＷｒ２の他端はサーマルリレーＳＲｒの一端に接続される。そして、ＳＲｎの他端が端子ＯＵｎを介してモータＭｎに接続され、ＳＲｒの他端が端子ＯＵｒを介してモータＭｒに接続される。
【００１４】
インバータ回路ＩＮＶは、３相交流電源を入力として、内部で一旦直流電源に変換後、内部トランジスタのオン／オフ制御などによってモータＭｎ，Ｍｒの回転数を制御するための３相交流信号を出力する。なお、この３相に伴い実際には各接続配線も３本１組となるが、図１では、各接続配線を１本に省略して記載している。コイルＬ１，Ｌ２は、ノイズ除去のために設けてあり、場合によっては省略可能である。サーマルリレーＳＲｎ，ＳＲｒは、例えば負荷電流が異常に増加した場合に自動的に接点を開くといった保護機能を備えたリレーである。モータＭｎ，Ｍｒは、例えば、送風機や排風機、給水ポンプや廃水ポンプ等に備わっており、Ｍｎが通常動作用、Ｍｒが予備動作用のものである。各スイッチＳＷｎ１，ＳＷｎ２，ＳＷｒ１，ＳＷｒ２は、例えば、図示しない制御手段を用いてそれぞれ任意にオン／オフが制御可能となっている。
【００１５】
このような構成において、通常動作時は、スイッチＳＷｎ１およびＳＷｎ２をオンとし、残りのスイッチをオフとすることで、端子ＩＮからブレーカＢＲｎおよびＳＷｎ１を介してインバータ回路ＩＮＶに電源を供給し、その出力をＳＷｎ２およびサーマルリレーＳＲｎを介してモータＭｎに入力する。一方、モータＭｎの故障等が生じた場合には、スイッチＳＷｒ１およびＳＷｒ２をオンとし、残りのスイッチをオフとすることで、端子ＩＮからブレーカＢＲｒおよびＳＷｒ１を介してインバータ回路ＩＮＶに電源を供給し、その出力をＳＷｒ２およびサーマルリレーＳＲｒを介してモータＭｒに入力する。
【００１６】
以上のように、共通のインバータ回路ＩＮＶを用いて通常動作用のモータＭｎまたは予備動作用のモータＭｒを駆動可能な構成とすることにより、例えば図４のような場合と比較して、配電盤ＢＤのイニシャルコストを低減でき、また、小面積で実現できることから小さな配電盤ＢＤにも適用可能となる。したがって、低コストな電動機制御システムが実現可能になる。なお、図１では、ブレーカＢＲｎおよびＳＷｎ１の経路かＢＲｒおよびＳＷｒ１の経路かを選択してＩＮＶに電源供給を行っているが、例えば１つのブレーカと１つのスイッチを介する共通の経路でＩＮＶに電源供給を行うような構成にすることも可能である。
【００１７】
また、例えば、ＢＲｎとＢＲｒから共通のスイッチを介してＩＮＶに電源供給を行うような構成とすることも考えられる。ただし、この場合は、通常動作時や予備動作時におけるＩＮＶへの供給電流がＢＲｎとＢＲｒとで２等分されるため、過剰電流発生に伴いブレーカを遮断する際のその判定基準が変わってしまう恐れがある。したがって、安全性の観点からは、図１のようにＳＷｎ１とＳＷｒ１を設ける構成の方が望ましい。
【００１８】
（実施の形態２）
本実施の形態２の電動機制御システムは、前述した実施の形態１の構成に加えて更に３相交流電源でモータを直接駆動可能な構成となっていることが主要な特徴となっている。図２は、本発明の実施の形態２による電動機制御システムにおいて、その構成例を示す回路図であり、前述した図３の配電盤ＢＤ内の回路を示すものである。図２に示すように、本実施の形態２の電動機制御システムは、図１におけるブレーカＢＲｎの他端とサーマルリレーＳＲｎの一端の間にスイッチＳＷｎ３が接続され、ブレーカＢＲｒの他端とサーマルリレーＳＲｒの一端の間にスイッチＳＷｒ３が接続された構成となっている。すなわち、ＢＲｎの他端から２分岐してＳＷｎ１とＳＷｎ３が接続され、ＢＲｒの他端から２分岐してＳＷｒ１とＳＷｒ３が接続された構成となっている。それ以外の構成は、図１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００１９】
このような構成を用いると、インバータ回路ＩＮＶを用いてモータＭｎ，Ｍｒを駆動する以外にも、端子ＩＮに供給される３相交流電源を用いてモータＭｎ，Ｍｒを直接駆動することも可能となる。通常動作用のモータＭｎを駆動する場合には、ＳＷｎ３をオンとし、それ以外をオフとすればよく、予備動作用のモータＭｒを駆動する場合には、ＳＷｒ３をオンとし、それ以外をオフとすればよい。
【００２０】
このようなスイッチＳＷｎ３，ＳＷｒ３は、例えば、モータＭｒ，Ｍｎの回転数制御を行う必要がない場合（モータをオン／オフ制御で使用する場合）などで用いたり、または、可能性は低いがインバータ回路ＩＮＶが故障した場合などで応急的に用いることもできる。したがって、本実施の形態２の電動機制御システムを用いることで、実施の形態１で述べた各種効果に加えて、電動機制御システムの安全性をより向上させることなどが可能となる。
【００２１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００２２】
例えば、図１等では、端子ＯＵｎに１個のモータＭｎが接続されている場合を例としているが、勿論、端子ＯＵｎからスイッチを介さずに並列接続で複数のモータＭｎが接続され、これらのモータＭｎを同時にインバータ回路で駆動するような構成でもよい。この場合、予備動作用のモータＭｒも、必要であるならば端子ＯＵｒからスイッチを介さずに複数個が並列接続される構成となる。また、ここでは、産業用モータとして最も一般的である３相モータを例として説明を行ったが、例えば、２相モータとその回転数制御回路といった構成に対しても同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の電動機制御システムは、例えば半導体製造ラインの用役設備といった高い安全性が求められる箇所に適用して特に有益な技術であり、これに限らず、インバータ回路によって電動機を駆動する際の制御システムとして広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１による電動機制御システムにおいて、その構成例を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２による電動機制御システムにおいて、その構成例を示す回路図である。
【図３】電動機制御システムの構成例を示す概略図である。
【図４】本発明の前提として検討した電動機制御システムにおいて、図３の配電盤内の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
ＩＮ，ＯＵ  端子
ＢＲ  ブレーカ
ＳＷ  スイッチ
Ｌ  コイル
ＩＮＶ  インバータ回路
ＳＲ  サーマルリレー
Ｍ，Ｍｎ，Ｍｒ  モータ
ＡＣ  交流電源
ＣＢＬ  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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