(57)【要約】【課題】モータの回生電力の有効利用を図れるとともに、配線工数を増やすことなく回生抵抗を冷却可能なモータ装置の提供。【解決手段】モータ装置１の回生抵抗１５を冷却する回生抵抗冷却装置１６は、熱電モジュール２１にて、回生抵抗１５で発生する回生電力消費時の熱を電力に変換する。回生抵抗冷却装置１６の冷却制御部２４は、熱電モジュール２１で変換された電力を利用してファンモータ２３を駆動させることで回生抵抗１５を冷却する。このため、冷却制御部２４をモータ１４に電気的に接続することなくファンモータ２３を駆動させることができ、モータ１４の回生電力の有効利用を図れるとともに、配線工数を増やすことなく回生抵抗１５を冷却できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回生電力を消費する回生抵抗を冷却する回生抵抗冷却装置であって、
前記回生抵抗を冷却可能に設けられ、供給される電力により駆動する冷却部と、
前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を電力に変換する熱電変換部と、
この熱電変換部で変換された前記電力を前記冷却部に供給して駆動させることで前記回生抵抗を冷却する冷却制御部と、
を備えていることを特徴とする回生抵抗冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回生抵抗冷却装置において、
前記冷却制御部は、前記熱電変換部で変換された電力量が所定量以上であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給し、前記所定量未満であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給しない
ことを特徴とする回生抵抗冷却装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回生抵抗冷却装置において、
前記冷却部は、ファンモータを備えている
ことを特徴とする回生抵抗冷却装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の回生抵抗冷却装置において、
前記冷却部は、ペルチェ効果を利用するペルチェ素子を備えている
ことを特徴とする回生抵抗冷却装置。
【請求項５】
モータと、
このモータを駆動するモータ駆動部と、
前記モータの回生電力を消費する回生抵抗と、
この回生抵抗を冷却する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回生抵抗冷却装置と、
を備えていることを特徴とするモータ装置。
【請求項６】
請求項５のモータ装置において、
前記冷却制御部は、前記モータ駆動部と電気的に独立して設けられている
ことを特徴とするモータ装置。
【請求項７】
モータの回生電力を消費する回生抵抗を冷却する回生抵抗冷却方法であって、
前記回生抵抗を冷却可能に設けられ、供給される電力により駆動する冷却部を用い、
前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を電力に変換する熱電変換工程と、
この熱電変換工程で変換された前記電力を前記冷却部に供給して駆動させることで前記回生抵抗を冷却する冷却制御工程と、
を実施することを特徴とする回生抵抗冷却方法。
【請求項８】
請求項７に記載の回生抵抗冷却方法において、
前記冷却制御工程では、前記熱電変換工程で変換された電力量が所定量以上であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給し、前記所定量未満であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給しない
ことを特徴とする回生抵抗冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回生電力を消費する回生抵抗を冷却する回生抵抗冷却装置、その方法、および、回生抵抗冷却装置を備えたモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータが回生運転状態になったときに、このモータの回生抵抗やモータ近傍を冷却する構成が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１に記載のものは、モータの回生エネルギによる平滑コンデンサの電圧上昇に伴い、回生抵抗で回生電力を消費させるとともに、回生モード検出回路を作動させて冷却ファンを起動させることで回生抵抗を冷却する構成が採られている。
特許文献２に記載のものは、モータに接続された母線電圧に基づいてモータが回生動作中であると判定すると、回生電力を利用してペルチェ素子を動作させることでモータ近傍を冷却する構成が採られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２６３８７号公報
【特許文献２】特開平９−８４３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のような構成では、回生電力を利用して冷却ファンやペルチェ素子などの冷却部を駆動させているため、回生電力の有効利用を図れるものの、冷却部を駆動する構成とモータとを電気的に接続する必要があり、配線の工数が増えるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、このような実情などに鑑みて、モータの回生電力の有効利用を図れるとともに、配線工数を増やすことなく回生抵抗を冷却可能な回生抵抗冷却装置、その方法、および、回生抵抗冷却装置を備えたモータ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回生抵抗冷却装置は、モータの回生電力を消費する回生抵抗を冷却する回生抵抗冷却装置であって、前記回生抵抗を冷却可能に設けられ、供給される電力により駆動する冷却部と、前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を電力に変換する熱電変換部と、この熱電変換部で変換された前記電力を前記冷却部に供給して駆動させることで前記回生抵抗を冷却する冷却制御部と、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、回生抵抗での回生電力の消費時に発生する熱を熱電変換部により電力に変換して、この電力を冷却制御部により冷却部に供給して駆動させるため、冷却制御部をモータに電気的に接続することなく冷却部を駆動させることができる。よって、モータの回生電力の有効利用を図れるとともに、配線工数を増やすことなく回生抵抗を冷却できる。
【０００７】
本発明の回生抵抗冷却装置では、前記冷却制御部は、前記熱電変換部で変換された電力量が所定量以上であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給し、前記所定量未満であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給しない構成が好ましい。
この発明によれば、熱電変換部で変換された電力量が多い場合、すなわち回生抵抗での発熱量が多く回生抵抗を冷却する必要性が高い場合に冷却部を駆動させ、回生抵抗での発熱量が少なく冷却する必要性が低い場合に駆動させないので、冷却部を必要なときのみに駆動させることができ、冷却部の寿命を延ばすことができる。また、熱電変換部での電力量に基づいて間接的に回生抵抗での発熱量を検出できるため、モータに新たな温度センサを接続する必要がない。
【０００８】
本発明の回生抵抗冷却装置では、前記冷却部は、ファンモータを備えている構成が好ましい。
この発明によれば、一般的に安価でかつ高い冷却性能を有するファンモータを適用するため、回生抵抗冷却装置の低コスト化や冷却性能の向上を容易に図ることができる。
【０００９】
本発明の回生抵抗冷却装置では、前記冷却部は、ペルチェ効果を利用するペルチェ素子を備えている構成が好ましい。
この発明によれば、ペルチェ素子を利用することで、騒音や振動を発生させることなく回生抵抗を冷却できる。
【００１０】
本発明のモータ装置は、モータと、このモータを駆動するモータ駆動部と、前記モータの回生電力を消費する回生抵抗と、この回生抵抗を冷却する上述の回生抵抗冷却装置と、を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、上述の回生抵抗冷却装置と同様の作用効果を奏することが可能なモータ装置を提供できる。
【００１１】
本発明のモータ装置では、前記冷却制御部は、前記モータ駆動部と電気的に独立して設けられている構成が好ましい。
この発明によれば、冷却制御部とモータ駆動部とを電気的に独立させているため、冷却部を駆動するための電源を外部から供給する必要がなく外部との配線が不要となる。
【００１２】
本発明の回生抵抗冷却方法は、モータの回生電力を消費する回生抵抗を冷却する回生抵抗冷却方法であって、前記回生抵抗を冷却可能に設けられ、供給される電力により駆動する冷却部を用い、前記回生抵抗での前記回生電力の消費時に発生する熱を電力に変換する熱電変換工程と、この熱電変換工程で変換された前記電力を前記冷却部に供給して駆動させることで前記回生抵抗を冷却する冷却制御工程と、を実施することを特徴とすることを特徴とする。
本発明の回生抵抗冷却方法では、前記冷却制御工程では、前記熱電変換工程で変換された電力量が所定量以上であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給し、前記所定量未満であることを検出すると前記電力を前記冷却部に供給しない構成が好ましい。
以上の発明によれば、上述の回生抵抗冷却装置と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、回生抵抗冷却装置および回生抵抗を示す平面図である。図３は、回生抵抗冷却装置および回生抵抗を示す側面図である。
【００１４】
［モータ装置の構成］
図１に示すモータ装置１は、図示しない工作機械、一般機械、搬送装置などに取り付けられる。このモータ装置１は、コンバータ１１と、平滑コンデンサ１２と、モータ駆動部１３と、モータ１４と、回生抵抗１５と、回生抵抗冷却装置１６と、を備えている。
【００１５】
コンバータ１１は、図示しない入力端子が三相交流電源２に接続され、図示しない出力端子が平滑コンデンサ１２の図示しない両端子に接続されている。このコンバータ１１は、三相交流電源２からの交流電力を直流電力に変換して、出力端子から出力する。
平滑コンデンサ１２は、コンバータ１１からの直流電力を充電して、充電量が所定量以上になったら直流電力を放電する。
モータ駆動部１３は、図示しない入力端子がコンバータ１１と平滑コンデンサ１２との接続点に接続され、図示しない出力端子がモータ１４に接続されている。このモータ駆動部１３は、平滑コンデンサ１２で放電された直流電力をモータ１４を駆動させるための電力に変換してモータ１４へ供給する。
モータ１４は、モータ駆動部１３から供給される電力で駆動する。また、モータ１４は、減速時に回生電力を発生させモータ駆動部１３へ出力する。
回生抵抗１５は、図示しない両端子が平滑コンデンサ１２とモータ駆動部１３との接続点に接続されている。そして、回生抵抗１５は、モータ駆動部１３を介してモータ１４から出力される回生電力を消費して熱を発生させる。
回生抵抗冷却装置１６は、回生抵抗１５を冷却する。この回生抵抗冷却装置１６は、熱電変換部としての熱電モジュール２１と、ヒートシンク２２と、冷却部としてのファンモータ２３と、冷却制御部２４と、を備えている。
【００１６】
ここで、図２および図３に基づいて、回生抵抗１５、熱電モジュール２１、ヒートシンク２２、および、ファンモータ２３の形状、および、配置関係について説明する。
図２および図３に示すように、回生抵抗１５は、略長方形板状に形成されている。
２個の熱電モジュール２１は、例えば図示しないｐ型熱電材料とｎ型熱電材料とを交互に直列接続することで、回生抵抗１５よりも薄い略長方形板状に形成されている。これら熱電モジュール２１は、回生抵抗１５を挟み込む状態で取り付けられている。具体的には、各熱電モジュール２１の第１の取付面２１Ａに、回生抵抗１５が取り付けられている。
ヒートシンク２２は、いわゆる放熱板であり、熱電モジュール２１における第１の取付面２１Ａと反対側の第２の取付面２１Ｂに取り付けられている。このヒートシンク２２は、熱電モジュール２１を介して回生抵抗１５の熱を間接的に吸収して外部に放出することで熱電モジュール２１および回生抵抗１５の温度を下げる。
ファンモータ２３は、下面が開放された短尺円筒状の円筒部と、この円筒部の径方向中央を挟んで対向する両端を架け渡す板状の配置部と、からなるケース２３Ａを備えている。このケース２３Ａは、回生抵抗１５、熱電モジュール２１、および、ヒートシンク２２の下方に設けられている。また、ケース２３Ａの配置部の略中央には、例えばモータなどの軸駆動部２３Ｂにより回転する回転軸２３Ｃが上下方向に延びて設けられている。そして、この回転軸２３Ｃの周面には、水平方向に略沿って互いに反対方向に延びる一対の羽根部２３Ｄが設けられている。この羽根部２３Ｄは、回転軸２３Ｃが回転したときに、ヒートシンク２２の下部を冷却可能な構成を有している。
なお、ここでは、図示し易いようにファンモータ２３の羽根部２３Ｄの数を２個としているが、２個以上としてもよい。
【００１７】
次に、図１に基づいて、熱電モジュール２１、ファンモータ２３、および、冷却制御部２４の電気的な接続関係、および、機能について説明する。
熱電モジュール２１は、図示しない出力端子が冷却制御部２４を構成するモータドライバ２５および電力検出部２７に接続されている。そして、熱電モジュール２１は、回生抵抗１５で発生した熱で第１の取付面２１Ａが温められると、この第１の取付面２１Ａと第２の取付面２１Ｂとの温度差に対応する電力をモータドライバ２５および電力検出部２７へ出力する。
モータドライバ２５は、ファンモータ２３の軸駆動部２３Ｂと、電力検出部２７と、に接続されている。このモータドライバ２５は、電圧安定化部２６を介して電力検出部２７から入力される制御信号に基づいて、熱電モジュール２１からの電力を利用して軸駆動部２３Ｂを駆動し回転軸２３Ｃを回転させることでヒートシンク２２を冷却する。
電圧安定化部２６は、定電圧回路と同様の機能を有し、電力検出部２７からの制御信号の出力電圧を一定にして、この制御信号をモータドライバ２５へ出力する。この電圧安定化部２６を設けて制御信号の出力電圧を安定させることで、モータドライバ２５を安定して動作させることができる。
電力検出部２７は、熱電モジュール２１から出力される電力量を検出する。そして、この電力量に基づく制御信号でモータドライバ２５を制御して、ファンモータ２３を駆動させる、または、駆動させない処理をする。
ここで、ファンモータ２３を駆動するための電力は、冷却制御部２４を介して熱電モジュール２１のみから供給されている。また、モータ１４を駆動するための電力は、モータ駆動部１３などを介して三相交流電源２のみから供給されている。つまり、冷却制御部２４と、モータ駆動部１３とは電気的に独立して設けられている。
【００１８】
［モータ装置の動作］
次に、モータ装置１の動作について説明する。
まず、モータ装置１のモータ１４が例えば減速して回生抵抗１５に回生電力が流れると、回生抵抗１５は、図１に示すように、この回生電力を消費して放熱する。熱電モジュール２１は、回生抵抗１５が放熱すると、この放熱温度に対応する量の電力をモータドライバ２５および電力検出部２７へ出力する。電力検出部２７は、熱電モジュール２１からの電力量が所定量以上であるか否かを判断する。
そして、電力検出部２７は、電力量が所定量以上であると判断した場合、モータドライバ２５を制御してファンモータ２３を駆動させる。モータドライバ２５は、電力量に対応する回転速度でファンモータ２３を駆動させ、この回転速度に対応する冷却能力、つまり回生抵抗１５の放熱温度に対応する冷却能力でヒートシンク２２を冷却する。ヒートシンク２２は、冷却されると熱電モジュール２１および回生抵抗１５の熱を吸収（吸熱）する。この吸熱により、回生抵抗１５は冷却される。
なお、電力量に対応する回転速度とは、電力量が増えるに従って回転速度が速くなり冷却能力が向上することを意味する。
一方、電力検出部２７は、電力量が所定量未満であり、かつ、ファンモータ２３が駆動している場合、モータドライバ２５を制御してファンモータ２３の駆動を終了させる。また、電力量が所定量未満であり、かつ、ファンモータ２３が駆動していない場合、モータドライバ２５を制御せずにこの駆動していない状態を維持する。
つまり、冷却制御部２４は、熱電モジュール２１からの電力量が所定量以上であり、すなわち回生抵抗１５での発熱量が多く冷却する必要性が高い場合にファンモータ２３を駆動させ、発熱量が少なく冷却する必要性が低い場合にファンモータ２３を駆動させない。
【００１９】
［実施形態の作用効果］
以上の一実施形態によれば、以下の作用効果が期待できる。
【００２０】
（１）モータ装置１の回生抵抗１５を冷却する回生抵抗冷却装置１６は、熱電モジュール２１にて、回生抵抗１５で発生する回生電力消費時の熱を電力に変換する。そして、回生抵抗冷却装置１６の冷却制御部２４は、熱電モジュール２１で変換された電力を利用してファンモータ２３を駆動させることで回生抵抗１５を冷却する。
このため、冷却制御部２４をモータ１４に電気的に接続することなくファンモータ２３を駆動させることができ、モータ１４の回生電力の有効利用を図れるとともに、配線工数を増やすことなく回生抵抗１５を冷却できる。
【００２１】
（２）冷却制御部２４は、回生抵抗１５での発熱量が多く冷却する必要性が高い場合にファンモータ２３を駆動させ、発熱量が少なく冷却する必要性が低い場合にファンモータ２３を駆動させない。
このため、ファンモータ２３を必要なときのみに駆動させることができ、ファンモータ２３の寿命を延ばすことができる。さらに、熱電モジュール２１での電力量に基づいて間接的に回生抵抗１５での発熱量を検出でき、モータ１４に新たな温度センサを接続する必要がない。
【００２２】
（３）冷却制御部２４は、熱電モジュール２１からの電力量が増えるに従って回転速度を速くするように、つまり回生抵抗１５の発熱量が多くなるに従って冷却能力を向上させるようにファンモータ２３を駆動させる。
このため、回生抵抗１５が高温度になっても迅速に冷却することができる。
【００２３】
（４）回生抵抗１５を冷却する構成として、一般的に安価でかつ高い冷却性能を有するファンモータ２３を適用しているため、低コスト化や冷却性能の向上を容易に図ることができる。
【００２４】
（５）冷却制御部２４とモータ駆動部１３とを電気的に独立させているため、ファンモータ２３を駆動するための電源を外部から供給する必要がなく外部との配線が不要となる。
【００２５】
（６）回生抵抗１５の両面にそれぞれ熱電モジュール２１を設けているため、片面のみに熱電モジュール２１を設ける構成と比べて回生電力の有効利用を図ることができる。
【００２６】
［変形例］
本発明は前述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【００２７】
すなわち、電力検出部２７を設けずに、回生抵抗１５での発熱量に対応する回転速度でファンモータ２３を駆動させてもよい。また、電力検出部２７の代わりに温度センサを設け、この温度センサでの検出温度に基づいて、ファンモータ２３をオンオフさせてもよい。さらに、熱電モジュール２１からの電力量が所定量以上の場合に、予め設定された特定の回転速度でファンモータ２３を回転させてもよい。さらに、回生抵抗１５の片面のみに熱電モジュール２１を設けてもよい。そして、ヒートシンク２２を設けずに、ファンモータ２３で回生抵抗１５を直接冷却してもよい。
【００２８】
また、図４に示すようなモータ装置４としてもよい。このモータ装置４は、モータ装置１のファンモータ２３の代わりに冷却部としてのペルチェ素子４３を有し、モータドライバ２５の代わりに電力供給部４５を有している。ペルチェ素子４３は、ヒートシンク２２や回生抵抗１５の近傍に設けられている。電力供給部４５は、電力検出部２７の制御に基づいて、熱電モジュール２１からの電力を利用してペルチェ素子４３でヒートシンク２２や回生抵抗１５の熱を吸収させる。電力検出部２７は、熱電モジュール２１からの電力量が所定量以上のときにペルチェ素子４３で吸熱させることで回生抵抗１５を冷却し、所定量未満のときにペルチェ素子４３で吸熱させない。
このようにペルチェ素子４３を利用することで、騒音や振動を発生させることなく回生抵抗１５を冷却できる。
なお、図４に示す構成においても、上述の各変形例を適用してもよい。
【００２９】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、モータの回生電力を消費する回生抵抗を冷却する回生抵抗冷却装置、その方法、および、回生抵抗冷却装置を備えたモータ装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】前記一実施形態における回生抵抗冷却装置および回生抵抗を示す平面図である。
【図３】前記一実施形態における回生抵抗冷却装置および回生抵抗を示す側面図である。
【図４】本発明の変形例に係るモータ装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，４…モータ装置
１３…モータ駆動部
１４…モータ
１５…回生抵抗
１６…回生抵抗冷却装置
２１…熱電変換部としての熱電モジュール
２３…冷却部としてのファンモータ
２４…冷却制御部
４３…冷却部としてのペルチェ素子
【図１】
2009296813.tif 000003
【図２】
2009296813.tif 000004
【図３】
2009296813.tif 000005
【図４】
2009296813.tif 000006