特許 6018557 制御機器を搭載したモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6018557

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】制御機器を搭載したモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/33 20160101AFI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H02K11/33

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-202369(P2013-202369)

(22)【出願日】2013年9月27日

(65)【公開番号】特開2015-70688(P2015-70688A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年1月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089015

【弁理士】

【氏名又は名称】牧野 剛博

(74)【代理人】

【識別番号】100080458

【弁理士】

【氏名又は名称】高矢 諭

(74)【代理人】

【識別番号】100076129

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 圭佑

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 晃

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６０−０２８４６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平２−２５４９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７２６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４７１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６９３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２０８９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６１４７８６７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開平７−０４２５５４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ１１／００−１１／４０

Ｈ０２Ｋ ５／００− ５／２６

Ｈ０２Ｋ ５／００− ５／０６

Ｈ０２Ｍ ７／４２− ７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御機器を搭載したモータであって、
前記制御機器は、設定スイッチと、モニタ手段と、を有すると共に、防水ケースに収納されており、
該防水ケースは、前記モニタ手段を視認可能な窓と、前記制御機器に設けられた前記設定スイッチの少なくとも一つと同じ機能を有する外部設定スイッチと、を有すると共に、前記窓と前記外部設定スイッチは、当該防水ケースの外部に露出して設けられ、
該防水ケースの外部設定スイッチからの信号が、前記制御機器に入力されるように接続されている
ことを特徴とする制御機器を搭載したモータ。

【請求項2】

請求項１において、
前記制御機器からの出力信号に基づいて報知を行う報知手段が、前記防水ケースの外部に露出して設けられている
ことを特徴とする制御機器を搭載したモータ。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記モータに対する配線を挿通するための配線孔が、前記配線が防水ケースから鉛直下向きに貫通・延在するように形成されている
ことを特徴とする制御機器を搭載したモータ。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記窓が、前記防水ケースの鉛直方向の面の上側に形成されている
ことを特徴とする制御機器を搭載したモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御機器を搭載したモータに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に、インバータ等の制御機器を搭載したモータが知られている。

【0003】

モータにインバータ等の制御機器が搭載されていると、現場での個々のモータの交換性の向上、あるいは運転の操作性の向上等のメリットが得られる。また、配電盤あるいは制御盤にて多くのモータを一括的に管理・制御する方式に比べ、特に、多品種・少量生産のニーズに低コストで応えられるというメリットも得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−１０２２１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のインバータ等の制御機器を搭載したモータは、屋外での使用は想定されておらず、また、屋内であっても、洗浄水等の液体が掛かるような場所での使用は想定されておらず、雨水や液体が降り掛かる環境における製品の信頼性、あるいは耐久性が低いという問題があった。

【0006】

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、防水機能を備えると共に、操作性の高い、制御機器を搭載したモータを提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、制御機器を搭載したモータであって、前記制御機器は、設定スイッチと、モニタ手段と、を有すると共に、防水ケースに収納されており、該防水ケースは、前記モニタ手段を視認可能な窓と、前記制御機器に設けられた前記設定スイッチの少なくとも１つと同じ機能を有する外部設定スイッチと、を有すると共に、前記窓と前記外部設定スイッチは、当該防水ケースの外部に露出して設けられ、該防水ケースの外部設定スイッチからの信号が、前記制御機器に入力されるように接続されている構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

【0008】

この構成により、制御機器は、防水ケースに収容されているので、防水性が確保される。また、防水ケースの外部に露出して設けられると共に制御機器の設定スイッチと接続され該設定スイッチと同じ機能を有する外部設定スイッチが備えられているため、防水ケースを分解しなくても制御機器の設定ができる。設定された様子等は、防水ケースの窓を介して制御機器のモニタ手段で確認することができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、防水機能を備えると共に、操作性の高い、制御機器を搭載したモータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態の一例に係る制御機器を搭載したモータの外観を示す３面図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図

【図2】上記３面図の防水ケースの全部または一部を破断して示した部分破断３面図

【図3】上記モータとインバータ装置の結線状態を示す正面相当のブロック図

【図4】本発明の他の実施形態の一例を示す概略断面図

【図5】モータとインバータ装置の他の結線状態を示す断面相当のブロック図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例に係る制御機器を搭載したモータを詳細に説明する。

【0012】

図１は、本発明の実施形態の一例に係る制御機器を搭載したモータの外観を示す３面図、図２は、上記３面図の防水ケースの全部または一部を破断して示した部分破断３面図である。いずれも、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図、（Ｃ）が底面図に相当している。

【0013】

この実施形態においては、モータＭ１は、縦置き（モータ軸１０が鉛直方向に延在する状態）で使用される。負荷（被駆動機器：図示は省略）Ｄ１は、モータＭ１の鉛直方向下側に配置されている。モータＭ１は、３相の誘導モータである。なお、本発明におけるモータは、誘導モータに限定されるものではなく、例えば磁石モータ等であってもよい。

【0014】

図３を合わせて参照して、モータＭ１には、速度制御を行うためのインバータ装置（制御機器）１２が搭載されている。インバータ装置１２は、設定スイッチＳ１１〜Ｓ１３と、設定状況等を確認するためのディスプレイ（モニタ手段）１４とを有している。設定スイッチＳ１１〜Ｓ１３は、具体的には、電源スイッチＳ１１、該インバータ装置１２の駆動周波数を設定するためのアップスイッチＳ１２、およびダウンスイッチＳ１３である。

【0015】

インバータ装置１２は、モータＭ１に供給する駆動周波数を変えてモータＭ１の回転速度を制御するもので、この実施形態では、コンバータ（順変換装置：図示略）で交流を一旦直流に変換し、インバータ（逆変換装置：図示略）によって希望する周波数の疑似３相交流に再び変換している。

【0016】

インバータ装置１２は、これ自体は、通常の非防水タイプのものである。インバータ装置１２は、防水ケース２０にボルト１５を介して固定された端子台１３に、ボルト１６によって固定されており、該端子台１３ごと防水ケース２０に収納されている。防水ケース２０は、インバータ装置１２を収容する本体部２１と、該本体部２１に対向する蓋体部２２とで主に構成される。

【0017】

防水ケース２０の本体部２１は、鉛直（この実施形態ではモータ軸１０と平行）に形成された開口２１Ａを有し、反開口側の固定面２１ＣがモータＭ１のケーシング２４に図示せぬボルトを介して固定されている。なお、本体部２１の固定面２１Ｃには、インバータ装置１２とモータＭ１との間の図示せぬケーブル等を通すための連通孔２１Ｄが形成されている。

【0018】

防水ケース２０の蓋体部２２は、本体部２１の開口２１Ａと同一形の開口２２Ａ、および該開口２２Ａとほぼ平行に形成された鉛直平面（鉛直方向の面）２２Ｃを有している。本体部２１の開口２１Ａの周囲と、蓋体部２２の開口２２Ａの周囲には、それぞれフランジ部２１Ｆ、２２Ｆが対向して設けられている。防水ケース２０は、該フランジ部２１Ｆ、２２Ｆが、シール部材２５を介してボルト２６によって連結されることで、内部が密封されている。

【0019】

防水ケース２０は、ディスプレイ１４を視認可能な窓３２と、インバータ装置１２に設けられた前記設定スイッチＳ１１〜Ｓ１３の一つである電源スイッチＳ１１と同じ機能を有する外部電源スイッチ（外部設定スイッチ）Ｓ２１と、を有している。

【0020】

前記窓３２は、防水ケース２０上において、インバータ装置１２のディスプレイ１４に対応した位置であって、該防水ケース２０の蓋体部２２の鉛直平面２２Ｃの上側に露出して設けられている。具体的には、防水ケース２０には、その蓋体部２２のインバータ装置１２のディスプレイ１４に対応した位置に、窓孔３２Ｋが形成されている。また、透明なアクリル板（またはガラス）３２Ａを備えた窓枠３２Ｂが、シール部材３２Ｃを介してボルト３４にて該窓孔３２Ｋの周囲に固定され、これにより、窓３２が構成されている。この窓３２を介して、防水ケース２０の外部から、防水ケース２０内に収容されているインバータ装置１２のディスプレイ１４が視認可能である。

【0021】

前記外部電源スイッチＳ２１も、防水ケース２０の外部に露出して設けられている。外部電源スイッチＳ２１も、防水仕様とされている。外部電源スイッチＳ２１は、オン−オフ兼用であり、インバータ装置１２の電源スイッチＳ１１と同じ機能を有するように、当該電源スイッチＳ１１と結線されている（図３参照）。つまり、防水ケース２０の外部電源スイッチＳ２１からの信号が、（電源スイッチＳ１１の信号として）インバータ装置１２に入力されるように接続されている。これにより、当該外部電源スイッチＳ２１を操作することで、インバータ装置１２の電源スイッチＳ１１を操作可能である。

【0022】

なお、インバータ装置１２には、電源スイッチＳ１１のほかにモータＭ１の駆動周波数を高めるためのアップスイッチＳ１２と低めるためのダウンスイッチＳ１３が設けられているが、本実施形態では、これら設定スイッチＳ１２、Ｓ１３に対応する外部設定スイッチは、防水ケース２０には配置されていない。

【0023】

一方、防水ケース２０には、外部電源スイッチＳ２１のほか、インバータ装置１２からの出力信号に基づいて報知を行うＬＥＤランプ（報知手段）３６が、外部に露出して設けられている。この実施形態では、ＬＥＤランプ３６は、インバータ装置１２（モータＭ１）の「オン」と共に点灯し、インバータ装置１２のモータＭ１への電流または電圧が予め設定された値を超えた場合に、点滅するように設計されている。すなわち、ＬＥＤランプ３６は、この実施形態では、電源ランプの機能と異常ランプの機能が兼ねられているが、勿論別々の専用ランプとされていてもよい。

【0024】

後述する図５での実施形態のように、インバータ装置（５２）自体に装備されている電源用のランプ（７０）が窓（４２）から視認可能な位置に配置されているときは、電源ランプ相当の報知手段は不要である。しかし、この実施形態では、インバータ装置１２自体に電源ランプ１２Ｌは装備されているが、ディスプレイ１４から離れた位置にあって、窓３２から視認できない状態となっているため、ＬＥＤランプ３６に電源ランプ相当の報知機能をも持たせている。

【0025】

なお、防水ケース２０には、モータＭ１に対する配線（この実施形態では電源用配線及び制御用配線）３８を挿通するための配線孔２０Ｇが、該防水ケース２０の本体部２１の下部に、当該配線３８が防水ケース２０から鉛直下向きに貫通・延在するように形成されている。

【0026】

次に、このインバータ装置１２を搭載したモータＭ１の作用を説明する。

【0027】

一般に、モータに搭載されたインバータ装置の防水性を確保するには、基本的には、当該インバータ装置自体に防水機能を持たせた設計をすればよい。しかし、電気系の回路、スイッチ、あるいは端子類（ケーブルとの接続部）自体を、直接的に完全防水化するのは容易ではなく、高コスト化が避けられない。一方、インバータ装置全体を、そっくり単純に防水ケース２０に収容したのでは、種々の設定や操作をする場合に、その都度防水ケース２０を分解する（開ける）必要があり、操作性が大きく損なわれる。

【0028】

本実施形態によれば、インバータ装置（制御機器）１２は、防水ケース２０に収納されている。したがって、インバータ装置１２としては、設定スイッチＳ１１〜Ｓ１３を含めて防水機能を有さない通常のタイプが１種あれば足り、低コストで確実な防水性が確保される。

【0029】

また、防水ケース２０は、インバータ装置１２に設けられた設定スイッチＳ１１〜Ｓ１３の一つである電源スイッチＳ１１と同じ機能を有する外部電源スイッチＳ２１を有し、該外部電源スイッチＳ２１からの信号が、インバータ装置１２に（その電源スイッチＳ１１の信号として）入力されるように接続されている。したがって、防水ケース２０を分解しなくてもインバータ装置１２の設定（電源のオン−オフ）を行うことができ、操作性がよい。

【0030】

また、本実施形態では、インバータ装置１２からの出力信号に基づいて報知を行うＬＥＤランプ（報知手段）３６が、防水ケース２０の外部に露出して設けられている。このＬＥＤランプ３６は、電源スイッチＳ１１（外部電源スイッチＳ２１）がオンとされたときに点灯する。このため、防水ケース２０が装着されたままでも、「電源オン」の状態であることを確認できる。特に、この実施形態に係るインバータ装置１２は、非防水タイプと兼用であることもあって、たまたま、その電源ランプ１２Ｌが防水ケースの窓３２からは、視認できない位置に隠れてしまっている。そのため、ＬＥＤランプ３６の点灯により、防水ケース２０の外部からインバータ装置１２の電源のオン−オフ状態を確実に視認できるメリットは大きい。

【0031】

さらには、この実施形態では、該ＬＥＤランプ３６の点滅によって、インバータ装置１２の異常発生を、防水ケース２０を分解しなくても視認可能である。この意味で、本実施形態に係る防水ケース２０は、単に防水機能、およびインバータ装置１２の設定の補助機能を有するだけでなく、「インバータ装置１２を搭載したモータＭ１」の運転状況を報知可能な簡易制御盤としての機能を兼ねていることになる。

【0032】

本実施形態においては、モータＭ１が縦置きで設置され（モータ軸１０が鉛直方向に向くように設置され）、かつ負荷（被駆動機器）Ｄ１が、モータＭ１の鉛直方向下側に位置するように配置されている。そのため、モータＭ１のモータ軸１０がモータＭ１のケーシング２４から露出している部分からモータＭ１内に雨水等が浸入するのを、より確実に防止できている。

【0033】

さらには、本実施形態では、モータＭ１の配線３８を挿通するための配線孔２０Ｇが、当該配線３８が防水ケース２０から鉛直下向きに貫通・延在するように形成されている。そのため、当該配線孔２０Ｇを介して防水ケース２０内に雨水等が浸入する恐れがほとんどなく、また、仮に防水ケース２０内に何らかの理由で雨水等が入り込んだ場合であっても、該配線孔２０Ｇを介して入り込んだ雨水等を速やかに排出させることもできる。

【0034】

また、本実施形態では、防水ケース２０の窓３２が、該防水ケース２０の蓋体部２２の鉛直平面２２Ｃの上側に形成されている。したがって、インバータ装置１２のディスプレイ１４を鉛直平面２２Ｃの上側に縦に設けられた窓３２から視認することになるため、該ディスプレイ１４の情報が非常に見易い。

【0035】

なお、本発明に係る制御機器を搭載したモータの各部材の配置は、上記配置例に限定されない。

【0036】

例えば、図４で示されるモータＭ２は、横置きで設置されている。モータＭ２が横置きで設置される場合は、防水ケース４０を、モータＭ２の上側に配置するとよい。これにより、モータＭ２に対する配線４１を挿通するための配線孔４０Ｇや、インバータ装置４５とモータＭ２との間のケーブル等（図示略）を通す連通孔４０Ｃを、防水ケース４０の下面４０Ａに形成し、各配線４１やケーブル等が防水ケース４０から鉛直下向きに貫通・延在するように構成することができる。従って、配線孔４０Ｇや連通孔４０Ｃを介して雨水が防水ケース４０内に進入するのをより防止することができる。

【0037】

なお、このようにモータＭ２を横置きにする場合も、インバータ装置４５のディスプレイ４７は縦に配置し、防水ケース４０の窓４９が、該防水ケース４０の鉛直方向の面４０Ｄの上側に位置するように構成するとよい。これにより、ディスプレイ４７の良好な視認性を維持することができる。

【0038】

尤も、図１、図２の配置や、図４の配置は、一例であり、本発明のモータや防水ケース等の各部材の配置関係は、上記例に限定されない。例えば、モータに対する配線を挿通するための配線孔は、必ずしも、当該配線が防水ケースから鉛直下向きに貫通・延在するように形成されている必要はなく、例えば、当該配線が防水ケースから水平に貫通・延在するように形成されていてもよい。また、防水ケースの窓も、必ずしも該防水ケースの鉛直方向の面の上側に形成される必要はなく、例えば、防水ケースの上面（水平面）に形成されていてもよい。さらに、ＬＥＤランプ（報知手段）の配置位置も、上記配置位置に限定されるものではなく、そもそも、設置自体が省略されてもよい。

【0039】

また、上記実施形態においては、モータに搭載される制御機器として、インバータ装置が例示されていたが、本発明においてモータに搭載される制御機器は、インバータ装置に限定されない。例えば、モータが磁石モータであった場合には、サーボアンプが搭載されることもある。その他、シーケンサを実現するための回路基板や、リレー、ブレーカー等の制御機器が搭載されることもある。これらの制御機器も、雨水等を嫌う点でインバータ装置と共通しており、これまでの実施形態と同様に適用することができ、同様の作用効果を得ることができる。

【0040】

また、上記実施形態においては、インバータ装置の設定スイッチのうち、電源スイッチと同じ機能を有する外部電源スイッチだけが、防水ケースの外部に露出して設けられていた。この構成は、低コストであり、一度設定してしまえば、後で、設定の変更をする必要が殆どない用途の場合に有効である。しかし、この構成では、例えば、インバータ装置にもともと設けられているモータの回転速度のアップスイッチやダウンスイッチ等を操作するには、防水ケースの蓋体を外す必要がある。

【0041】

この不具合を解消したのが、例えば、図５に示す構成例である。この構成例では、インバータ装置５２の設定スイッチＳ５１〜Ｓ５４の全てに対応して、防水仕様の外部設定スイッチＳ６１〜Ｓ６４が、防水ケース５０の外部に露出して設けられている。具体的には、インバータ装置５２には、設定スイッチとして電源スイッチＳ５１、駆動周波数のアップスイッチＳ５２、ダウンスイッチＳ５３、およびリセットスイッチＳ５４が設けられ、それぞれ同じ機能を有する外部設定スイッチとして外部電源スイッチＳ６１、駆動周波数の外部アップスイッチＳ６２、外部ダウンスイッチＳ６３、および外部リセットスイッチＳ６４が、防水ケース５０の外部に露出して設けられている。そして、外部設定スイッチＳ６１〜Ｓ６４からの信号が、インバータ装置５２の各設定スイッチＳ５１〜Ｓ５４相当の信号としてインバータ装置５２に入力されるように接続されている。なお、リセットスイッチＳ５４（外部リセットスイッチＳ６４）は、エラーが発生したときに、それまでの設定状況を初期化するためのスイッチである。

【0042】

また、このインバータ装置５２でも、電源オンの状態を報知する報知手段として、ランプ７０を有している。但し、この構成例では、このランプ７０は、インバータ装置５２のディスプレイ７２上に配置されており、該ランプ７０の点灯状態を、当該ディスプレイ７２を視認できる防水ケース５０の窓４２から直接確認することができる。そのため、防水ケース５０には、電源ランプ相当の報知手段は、（先の実施形態のように）重複しては設けられていない。

【0043】

一方、この実施形態に係るインバータ装置５２では、モータＭ３内に配置した温度センサ８０の情報を受け取っており、該温度センサ８０からの情報により、モータＭ３の特定の部分の温度が設定値以上となったと判断したときに、防水ケース５０に露出して設けられたＬＥＤランプ（報知手段）８４の点灯によって、この高温状態を知ることができるように構成してある。

【0044】

本実施形態は、このように、ａ）外部に露出して設けた外部設定スイッチＳ６１〜Ｓ６４によってインバータ装置５２の全ての設定・操作を行い、また、ｂ）防水ケース５０の外部から視認できるランプ７０およびＬＥＤランプ８４によって運転状況を視認し、さらに、ｃ）必要に応じて外部リセットスイッチ６４によって各種設定のリセットを行うことを、（防水ケース５０を分解することなく）可能としている。

【0045】

要するならば、この実施形態においては、防水ケース５０に、「インバータ装置５２を搭載したモータＭ３」に関する全ての設定・操作、および報知を可能とする制御盤としての機能を持たせるようにしている。

【0046】

尤も、本発明では、防水ケースに、どのようなスイッチや報知手段等を配置するかについては、特に限定されない。例えば、モータの運転状況の報知手段等は、必ずしも防水ケース上に露出して設けなくてもよい。

【0047】

また、本発明に係る制御機器を搭載したモータは、防水が必要な用途に使用されることを想定して創作されたものではあるが、防水が必要のない用途にも使用でき、当然に、防水が必要ない用途に使用してもよい。

【符号の説明】

【0048】

Ｍ１…モータ
Ｓ１１〜Ｓ１３…設定スイッチ
Ｓ２１…外部電源スイッチ（外部設定スイッチ）
１０…モータ軸
１２…インバータ装置（制御機器）
１４…ディスプレイ（モニタ手段）
２０…防水ケース
３２…窓
３６…ＬＥＤランプ（報知手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】