(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用の給電ケーブルの片端が外部接続端子に接続され、ＰＷＭ周波数変換器からの電力供給が行われる回転機と、この回転機の前記外部接続端子または該外部接続端子と該回転機の巻線との間に接続され、前記回転機と前記給電ケーブルとのインピーダンスの整合を、インピーダンス整合回路を設けて行うインピーダンス整合部と、このインピーダンス整合部に設けられ、前記回転機に所定電圧以上のサージ電圧が加わった際に表示を行う表示回路とを具備するサージ低反射機器であって、
前記インピーダンス整合回路は、コンデンサと前記給電ケーブルの特性インピーダンスに一致した値もしくは近い値とした抵抗とによる時定数が２μ秒〜３μ秒の直列回路で構成し、
前記インピーダンス整合部は、ケースに収納して構成すると共に、該ケースを前記回転機の本体ケースに固定した前記外部接続端子を収納する端子ボックスの外面に取り付けて該回転機に搭載し、前記インピーダンス整合部を前記外部接続端子に接続して導通するようにしたことを特徴とするサージ低反射機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、駆動電力をＰＷＭ周波数変換器から給電ケーブルを介して供給した際に生じるサージの反射を低減させるようにした電動機等のサージ低反射機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、ＰＷＭ（パルス幅変調）周波数変換器と交流電動機や交流発電機等の電気機器とを給電ケーブルによって接続し、接続した交流電動機の駆動や交流発電機からの電力の周波数変換等を行っている。このような場合、例えば高速でスイッチングするＰＷＭ周波数変換器で駆動する交流電動機では、給電ケーブルの特性インピーダンスと、交流電動機のインピーダンスとの間に不整合があると、この不整合によりＰＷＭ周波数変換器と交流電動機の接続部分でサージの反射が生じ、それによって高電圧が発生する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
そして、こうしたインピーダンスの不整合による高電圧の発生があると、それによって、給電ケーブルに接続されている交流電動機では、そのコイル絶縁を傷めてしまう虞がある。そこで、従来の交流電動機においては、想定されるサージによる高電圧に耐える強化された絶縁処理をコイルに施すようにすること、あるいは、サージによる高電圧の発生がないような電気回路とすることが行われていた。
【０００４】
また、上記の高電圧の発生がないようにした電気回路については、一つに、ＰＷＭ周波数変換器と給電ケーブルの間にリアクトルまたはフィルタを挿入して、ＰＷＭ周波数変換器の高速スイッチング波形を滑らかにするようにしたものがあり、もう一つとしては、給電ケーブルと交流電動機との間に、インピーダンス整合部としてのコンデンサと抵抗の直列回路を各給電線路に接続するように構成したＭＴＵ（Ｍｏｔｏｒ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）を接続し、交流電動機の端子部分でのインピーダンスを、給電ケーブルの特性インピーダンスに整合させ、交流電動機で反射するサージを小さくするようにしたのがある（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
このため、比較的低電圧で駆動される低圧の交流電動機においても、サージの高電圧に耐えるよう、例えばコイル絶縁を強化したものとしなければならず、高価な電動機となっていた。また、ＰＷＭ周波数変換器と給電ケーブルの間にリアクトルやフィルタを挿入する場合には、種々の定格出力の電動機について、その定格電流値に応じた種々の大きさのリアクトルまたはフィルタを準備することが必要であり、またそれらが高価なものであるなどの問題があった。
【０００６】
一方、給電ケーブルと交流電動機との間に、ＭＴＵを接続する場合には、想定される給電ケーブルの特性インピーダンスに合わせて、直列接続するコンデンサと抵抗を準備すればよく、交流電動機の定格出力によることなく種類別を単純化でき、また準備する主要部品もコンデンサや抵抗なので安価に構成できる。しかし、ＭＴＵを交流電動機の端子近くに設置できない場合には、交流電動機とＭＴＵを接続するための配線が長くなり、その間の配線漂遊インダクタンスが大きくなり、その影響でサージの反射を抑える効果が低減してしまう虞があり、また、給電ケーブルの特性インピーダンスの値が正確にわからず、確実なサージ低減効果を得ることができない虞があった。
【非特許文献１】電気学会  誘導・絶縁材料技術委員会  「電気学会技術報告」  第７３９号  １９９９年  ８月  インバータサージ絶縁調査専門委員会編  「インバータサージの絶縁システムへの影響」、ｐ．１２−２０
【非特許文献２】ＩＥＣ    ＴＳ６００３４−２５  「ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＳＰＥＣＩＦＩＣＡＴＩＯＮ」  「Ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｍａｃｈｉｎｅｓ」  Ｐａｒｔ２５  ２００４−０４、ｐ．４４−４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、インピーダンス整合部を給電ケーブルと回転機との間の線路に、サージ電圧抑制効果が高コストとならずに十分に得られるよう接続し、またその効果が確認できるようにしたサージ低反射機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のサージ低反射機器は、
電力用の給電ケーブルの片端が外部接続端子に接続され、ＰＷＭ周波数変換器からの電力供給が行われる回転機と、この回転機の前記外部接続端子または該外部接続端子と該回転機の巻線との間に接続され、前記回転機と前記給電ケーブルとのインピーダンスの整合を、インピーダンス整合回路を設けて行うインピーダンス整合部と、このインピーダンス整合部に設けられ、前記回転機に所定電圧以上のサージ電圧が加わった際に表示を行う表示回路とを具備するサージ低反射機器であって、
前記インピーダンス整合回路は、コンデンサと前記給電ケーブルの特性インピーダンスに一致した値もしくは近い値とした抵抗とによる時定数が２μ秒〜３μ秒の直列回路で構成し、
前記インピーダンス整合部は、ケースに収納して構成すると共に、該ケースを前記回転機の本体ケースに固定した前記外部接続端子を収納する端子ボックスの外面に取り付けて該回転機に搭載し、前記インピーダンス整合部を前記外部接続端子に接続して導通するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、給電ケーブルと回転機との間の線路にインピーダンス整合部を、配線漂遊インダクタンスの影響を小さなものとしながら、高コストとならずにサージ電圧抑制の効果が十分に得られるよう接続することができ、またサージ電圧抑制の効果を表示し、容易に確認することができる等の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の一実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は給電ケーブルによるサージ低反射回転機への給電状態を示す回路図であり、図２はインピーダンス整合部の回路図であり、図３はサージ低反射回転機の側面図である。
【００１１】
図１乃至図３において、１はサージ低反射機器の１つであるサージ低反射回転機であり、このサージ低反射回転機１は、３相の交流電動機２と、ＭＴＵ（Ｍｏｔｏｒ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）を構成するインピーダンス整合部３とを設けて構成されている。また、４は給電ケーブルで、その３本の給電線５ｕ，５ｖ，５ｗのそれぞれの片端が、交流電動機２の外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗに接続されている。また給電ケーブル４の給電線５ｕ，５ｖ，５ｗの他端は、交流電動機２に駆動するための電力を供給するＰＷＭ（パルス幅変調）周波数変換器７の対応する端子に接続されている。なお、８は図示しない変圧器等からＰＷＭ周波数変換器７が受電するための受電ケーブルである。
【００１２】
また、インピーダンス整合部３は、インピーダンス整合回路９と表示回路１０とを設けて構成されている。そして、インピーダンス整合回路９は、各相毎にコンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗと抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを直列接続し、その直列回路１３ｕ，１３ｖ，１３ｗの抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ側の端部を接続し、中性点とするようにしてＹ結線したものとなっている。さらに、直列回路１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのコンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ側の端部は、交流電動機２の外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗに接続されている。
【００１３】
また、交流電動機２の単体でのインピーダンスは、給電ケーブル４の特性インピーダンスに比較して大きい。このため、そのままでは両者間でインピーダンスが不整合となり、給電ケーブル４から交流電動機２に加わるサージ電圧が不整合部分で反射し、高電圧が発生する。それ故、交流電動機２側のインピーダンスが、給電ケーブル４の特性インピーダンスと同等の値となるように、交流電動機２の外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗに接続された直列回路１３ｕ，１３ｖ，１３ｗの抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの値が、給電ケーブル４の特性インピーダンスに一致した値、もしくは近い値としてある。例えば、給電ケーブル４の特性インピーダンスが、通常、４０Ω〜１２０Ω程度であるので、この範囲（４０Ω〜１２０Ω）の抵抗値としてある。
【００１４】
一方、コンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに流れる電流を制限して損失を小さくするもので、その値は、損失低減の点からは、なるべく小さいことが望ましいが、あまりに小さいと、抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに加わるサージ電圧をブロックし、抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの機能が損なわれてしまうことになる。このことから、コンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗと抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの各値は、それぞれ適値に設定されている。
【００１５】
すなわち、例えば各コンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの静電容量と対応する各抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの抵抗値の積で計算される時定数が、２μ秒〜３μ秒となるように各値を選択すると、各抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの抵抗値が５０Ωの場合、各コンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの静電容量は５０ｎＦ程度となる。また、各抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗの抵抗値が１００Ωの場合、各コンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの静電容量は２５ｎＦ程度となる。
【００１６】
また、表示回路１０は、ツェナーダイオード１４と発光ダイオード（ＬＥＤ）１５を設け、各相の線間電圧Ｖｐがサージ電圧等で高電圧になり所定値以上になった際に、ＬＥＤ１５が点灯するように構成したもので、例えばコンデンサ１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗ側の端部に、抵抗Ｒｕと整流器（ダイオード）Ｄｕを直列接続したもの、抵抗Ｒｖと整流器Ｄｖを直列接続したもの、抵抗Ｒｗの各片端を対応させて接続し、またそれぞれの他端を共に接続して、ｕ相、ｖ相、ｗ相の間の線間電圧Ｖｐを所定割合で分圧し、所定の分圧電圧Ｖｄが得られるようになっている。
【００１７】
また得られた分圧電圧Ｖｄとツェナーダイオード１４の一定となっている端子間電圧Ｖｚｄとを比較し、線間電圧Ｖｐが所定値、例えばコイル絶縁を傷める虞のある電圧である場合にＬＥＤ１５を点灯させるように、ツェナーダイオード１４と、ダイオードＤと抵抗Ｒ１の並列回路と、コンデンサＣとを直列接続したものを抵抗Ｒｗの両端に、抵抗Ｒｗの他端にツェナーダイオード１４の片端を接続するようにして並列に接続し、さらにＬＥＤ１５と抵抗Ｒ２とを直列に接続したものをコンデンサＣの両端に並列に接続した構成となっている。
【００１８】
そして、上記のように構成されたインピーダンス整合部３は、箱形状のケース１６に収納され、さらにケース１６を、交流電動機２の本体カバー１７に固定された外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗを収納する端子ボックス１８の外面に取り付けることによって、交流電動機２に一体となるように設けられている。なお、１９は交流電動機２の回転軸である。
【００１９】
また、以上の通り構成されているので、給電ケーブル４の給電線５ｕ，５ｖ，５ｗを、交流電動機２の対応する外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗに接続し、ＰＷＭ周波数変換器７から給電ケーブル４を介して駆動電力が交流電動機２に供給され、運転が開始されると、同時に、ＰＷＭ周波数変換器７からＰＷＭ波形を構成する急峻な立上り電圧が、給電ケーブル４を交流電動機２に向かって伝播してくる。
【００２０】
しかし、交流電動機２の外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗには、給電ケーブル４の特性インピーダンスと略一致した値の抵抗１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを有するインピーダンス整合部３が接続されているので、給電ケーブル４が接続された交流電動機２の外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗで、インピーダンスの不整合が生じず、反射も起こらない。この結果、サージ電圧は高くならず、インピーダンスの不整合によってコイル絶縁を傷めるといったことがなくなる。また、例えば伝播されてくるサージ電圧が高く、交流電動機２のコイル絶縁を傷める虞がある場合には、表示回路１０が作動してＬＥＤ１５が点灯し、サージ電圧抑制効果の確認を可能にし、高い電圧が存在していることを確実に明示することができる。
【００２１】
なお、上記の実施形態においては、インピーダンス整合部３を交流電動機２の外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗに接続したが、外部接続端子６ｕ，６ｖ，６ｗとコイルの間の引出し線部分等、接続線を可能な範囲で短くすればよく、またサージ低反射回転機１は交流電動機２に限るものでなく、発電機でも同様であり、さらにサージ低反射回転機１だけでなく、給電ケーブル４に接続する回転機以外の電気機器であっても、同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る給電ケーブルによるサージ低反射回転機への給電状態を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるインピーダンス整合部の回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサージ低反射回転機の側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…サージ低反射回転機
２…交流電動機
３…インピーダンス整合部
４…給電ケーブル
６ｕ，６ｖ，６ｗ…外部接続端子
７…ＰＷＭ周波数変換器
９…インピーダンス整合回路
１０…表示回路
１４…ツェナーダイオード
１５…発光ダイオード
１６…ケース
１８…端子ボックス
【図１】
0004744956.tif 000002
【図２】
0004744956.tif 000003
【図３】
0004744956.tif 000004