特開 2022-121874 可変速増速機、及び可変速増速機の始動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022121874

(43)【公開日】2022-08-22

(54)【発明の名称】可変速増速機、及び可変速増速機の始動方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/46 20060101AFI20220815BHJP

   H02P 5/747 20060101ALI20220815BHJP

【ＦＩ】

H02P5/46 H

H02P5/747

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021018837

(22)【出願日】2021-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡本 義行

(72)【発明者】

【氏名】小林 雅博

(72)【発明者】

【氏名】宮田 寛之

【テーマコード（参考）】

5H572

【Ｆターム（参考）】

5H572AA11

5H572CC05

5H572DD02

5H572EE03

5H572FF01

5H572FF02

5H572HA04

5H572HB07

5H572HC08

5H572PP01

(57)【要約】

【課題】可変速増速機を始動させるに際し、起動電力の増加を抑えて電源系統への影響を抑える。
【解決手段】可変速増速機は、電動装置と、変速装置と、前記電動装置を始動させる場合に、電源から供給される一定の定格周波数の電力を前記電動装置に供給する電力供給部とを備える。前記電動装置は、前記変速装置の定速入力軸を回転させる定速ロータを有する定速電動機と、前記変速装置の可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能する可変速電動機と、を有する。前記電力供給部は、前記定速電動機及び前記可変速電動機に接続され、前記電動装置を始動させる場合に、前記定速電動機及び前記可変速電動機に起動電力を供給した後に、前記発電機モードとなった前記可変速電動機で生成された電力を前記定速電動機に供給する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転駆動力を発生する電動装置と、
前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える変速装置と、
前記電動装置を始動させる場合に、電源から供給される一定の定格周波数の電力を前記電動装置に供給する電力供給部とを備え、
前記電動装置は、
前記変速装置の前記定速入力軸を回転させる定速ロータを有する定速電動機と、
前記変速装置の前記可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能する可変速電動機と、を有し、
前記電力供給部は、前記定速電動機及び前記可変速電動機に接続され、前記電動装置を始動させる場合に、前記定速電動機及び前記可変速電動機に起動電力を供給した後に、前記発電機モードとなった前記可変速電動機で生成された電力を前記定速電動機に供給する可変速増速機。

【請求項2】

前記電力供給部は、
前記電源に接続されて前記定速電動機及び前記可変速電動機に供給する電力を生成するインバータと、
前記インバータと前記可変速電動機とを接続する第一配線と、
前記インバータと前記可変速電動機との間で前記第一配線から分岐し、前記定速電動機に接続される第二配線と、
前記第二配線に配置され、前記インバータから前記定速電動機への電力の供給状態をオン状態及びオフ状態で切り替え可能な第一スイッチと、
前記電源と前記定速電動機とを接続する第三配線と、
前記第三配線に配置され、前記電源から前記定速電動機への電力の供給状態をオン状態及びオフ状態で切り替え可能な第二スイッチと、
前記第一スイッチ及び前記第二スイッチの切り替えを制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電動装置を始動させる場合に、前記第一スイッチをオン状態とする共に前記第二スイッチをオフ状態とした後に、前記第二スイッチをオン状態とする共に前記第一スイッチをオフ状態とする請求項１に記載の可変速増速機。

【請求項3】

前記制御装置は、前記インバータで生成する電力の周波数を、前記電源から供給される駆動電力の周波数に同期した場合に、前記第二スイッチをオフ状態からオン状態とする共に前記第一スイッチをオン状態からオフ状態とする請求項２に記載の可変速増速機。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一項に記載の可変速増速機の始動方法であって、
前記定速電動機及び前記可変速電動機に前記電力供給部から電力を供給した後に、前記発電機モードとなった前記可変速電動機で生成した電力を前記定速電動機に供給する工程と、
前記電源のみから前記定速電動機に電力を供給する工程と、を含む可変速増速機の始動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、可変速増速機、及び可変速増速機の始動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、圧縮機等の回転機械を駆動するための可変速増速機として、定速電動機及び可変速電動機を有した電動装置と、遊星歯車変速装置と、を備えた構成が開示されている。定速電動機は、固定速シャフトを回転させて回転駆動力を発生する。固定速シャフトは、遊星歯車変速装置の定速入力軸を回転させる。可変速電動機は、可変速ロータを回転させる。可変速ロータは、遊星歯車変速装置の可変速入力軸を回転させる。遊星歯車変速装置は、定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて回転機械に伝える。このような構成の可変速増速機では、可変速電動機の回転数を変えることで、回転機械に接続される変速装置の出力軸の回転数を変える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／２１７４８３号

【発明の概要】

【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に記載の構成では、可変速増速機を始動させる際、定速電動機を始動させると、定格電力を超える大きな起動電力が発生することがある。その結果、定速電動機に電力を供給する商用電源等の電源系統に、電圧降下等の擾乱を発生させてしまうことがある。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、可変速増速機を始動させるに際し、起動電力の増加を抑えて電源系統への影響を抑えることができる可変速増速機、及び可変速増速機の始動方法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】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る可変速増速機は、回転駆動力を発生する電動装置と、前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える変速装置と、前記電動装置を始動させる場合に、電源から供給される一定の定格周波数の電力を前記電動装置に供給する電力供給部とを備え、前記電動装置は、前記変速装置の前記定速入力軸を回転させる定速ロータを有する定速電動機と、前記変速装置の前記可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能する可変速電動機と、を有し、前記電力供給部は、前記定速電動機及び前記可変速電動機に接続され、前記電動装置を始動させる場合に、前記定速電動機及び前記可変速電動機に起動電力を供給した後に、前記発電機モードとなった前記可変速電動機で生成された電力を前記定速電動機に供給する。

【0007】

本開示に係る可変速増速機の始動方法は、上記したような可変速増速機の始動方法であって、前記定速電動機及び前記可変速電動機に前記電力供給部から電力を供給した後に、前記発電機モードとなった前記可変速電動機で生成した電力を前記定速電動機に供給する工程と、前記電源のみから前記定速電動機に電力を供給する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示の可変速増速機、及び可変速増速機の始動方法によれば、可変速増速機を始動させるに際し、起動電力の増加を抑えて電源系統への影響を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係る可変速増速機の構成を示す図である。

【図2】上記可変速増速機の電動装置の構成を示す断面図である。

【図3】上記可変速増速機の制御装置の機能ブロック図である。

【図4】本開示の実施形態に係る可変速増速機の始動方法の手順を示すフローチャートである。

【図5】本開示の実施形態に係る可変速増速機の始動方法において、定速電動機にインバータ及び可変速電動機から電力を供給する工程を示す図である。

【図6】本開示の実施形態に係る可変速増速機の始動方法において、商用電源から定速電動機に駆動電力を供給する工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本開示による可変速増速機、可変速増速機の始動方法を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこの実施形態のみに限定されるものではない。

【0011】

（可変速増速機の構成）
図１に示すように、本実施形態の可変速増速機１は、回転駆動力を発生する電動装置５０と、電動装置５０で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える変速装置１０と、電力供給部１００と、を備えている。可変速増速機１は、例えば、圧縮機システム等の流体機械システムに適用することができる。可変速増速機１は、工場等の可変速増速機１が設置されるエリアに予め敷設され、一定の定格周波数の電力を供給可能な商用電源（電源）２００から供給される電力によって駆動される。可変速増速機１及び商用電源２００は、流体機械システムの一部を構成している。本実施形態の可変速増速機１の駆動対象は、例えば圧縮機Ｃである。

【0012】

電動装置５０は、定速で回転する定速ロータ５２を有する定速電動機５１と、任意の回転数で回転する可変速ロータ７２を有する可変速電動機７１とを有している。定速ロータ５２と可変速ロータ７２は、それぞれ変速装置１０と接続されている。

【0013】

定速電動機５１は、定速電動機支持部５１Ｓによって架台９０に支持されている。可変速電動機７１は、可変速電動機支持部７１Ｓによって架台９０に支持されている。変速装置１０は、変速装置支持部１０Ｓによって架台９０に支持されている。これら支持部により、重量物である電動装置５０及び変速装置１０の確実な固定が可能となる。

【0014】

変速装置１０は、電動装置５０で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える。本実施形態の変速装置１０は、外歯車や内歯車で構成された複数の遊星歯車（不図示）や、太陽歯車（不図示）を有する遊星歯車変速装置である。変速装置１０は、定速電動機５１の駆動力によって定速で回転する定速入力軸Ａｃと、可変速電動機７１の駆動力によって任意の回転数で回転する可変速入力軸Ａｖとを有している。定速入力軸Ａｃは、円筒状の可変速入力軸Ａｖの内部に挿通された状態で配置されている。変速装置１０は、定速電動機５１において定速で回転される定速入力軸Ａｃと、可変速電動機７１において回転速度が制御される可変速入力軸Ａｖとにより得られた回転駆動力を、歯車によって変速して出力軸Ａｏに伝達している。つまり、可変速増速機１は、可変速電動機７１の回転数を変えることによって、駆動対象に接続される変速装置１０の出力軸Ａｏの回転数を変えることができる。

【0015】

以下、軸線Ａｒが延びている方向を軸方向Ｄａとする。可変速増速機１における軸方向Ｄａの一方側を出力側Ｄｏ、出力側Ｄｏの反対側を入力側Ｄｉとする。また、軸線Ａｒを中心とする径方向を単に径方向Ｄｒという。本実施形態の可変速増速機１では、変速装置１０に対して軸線方向の入力側Ｄｉに電動装置５０が配置されている。また、電動装置５０に対して出力側Ｄｏに変速装置１０が配置されている。圧縮機Ｃは、可変速増速機１に対して出力側Ｄｏに配置されている。

【0016】

図２に示すように、定速電動機５１は、軸線Ａｒを中心として自転し、変速装置１０の定速入力軸Ａｃに接続される定速ロータ５２と、定速電動機ケーシング６１と、を有している。

【0017】

定速ロータ５２は、軸線Ａｒを中心として円柱状を成す定速ロータ軸５３と、定速ロータ軸５３の外周に固定されている導体５６と、を有する。

【0018】

定速ステータ６６は、定速ロータ５２の導体５６の径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。この定速ステータ６６は、複数のコイルで形成されている。

【0019】

定速電動機ケーシング６１は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、内周側に定速ステータ６６が固定されている定速電動機ケーシング本体６２と、円筒状の定速電動機ケーシング本体６２の軸方向Ｄａの両端を塞ぐ蓋６３ｉ，６３ｏとを有している。各々の蓋６３ｉ，６３ｏには、定速ロータ軸５３を、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持する定速ロータ軸受６５ｉ，６５ｏが取り付けられている。

【0020】

定速ロータ軸５３の入力側端は、定速電動機ケーシング６１の入力側の蓋６３ｉから、入力側に突出している。

【0021】

可変速電動機７１は、軸線Ａｒを中心として自転し、可変速入力軸Ａｖに接続される可変速ロータ７２と、可変速ロータ７２の外周側に配置されている可変速ステータ８６と、可変速ステータ８６が内周側に固定されている可変速電動機ケーシング８１と、を有している。

【0022】

可変速ロータ７２は、可変速ロータ軸７３と、可変速ロータ軸７３の外周に固定されている導体７６と、を有している。可変速ロータ軸７３は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、軸方向Ｄａに貫通した軸挿通孔７４を有している。可変速ロータ軸７３の軸挿通孔７４には、定速入力軸Ａｃが挿通されている。可変速ロータ軸７３の出力側端には、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって広がる環状のフランジ７３ｏが形成されている。

【0023】

可変速ステータ８６は、可変速ロータ７２の導体７６の径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。可変速ステータ８６は、複数のコイルで形成されている。

【0024】

可変速電動機ケーシング８１は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、内周側に可変速ステータ８６が固定されている可変速電動機ケーシング本体８２と、円筒状の可変速電動機ケーシング本体８２の出力側端を塞ぐ出力側蓋８３ｏと、可変速ステータ８６よりも入力側に配置され円筒状の可変速電動機ケーシング本体８２の内周側に固定されている入口側蓋８３ｉと、を有している。各々の入口側蓋８３ｉ及び出力側蓋８３ｏには、可変速ロータ軸７３を、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持する可変速ロータ軸受８５ｉ，８５ｏが取り付けられている。

【0025】

本実施形態の可変速増速機１において、定速ロータ５２と、可変速ロータ７２と、定速入力軸Ａｃと、可変速入力軸Ａｖと、出力軸Ａｏとは同一の軸線上に配置されている。

【0026】

図１に示すように、定速電動機５１は、外部から電力を供給することによって定速ロータ５２（内歯車１７）を軸線Ａｒの周方向の第一方向Ｒ１に回転させるように設定されている。定速ロータ５２が第一方向Ｒ１に回転することによって、定速入力軸Ａｃは、第一方向Ｒ１に回転する。

【0027】

変速装置１０の出力軸Ａｏは、定速電動機５１の定速ロータ５２が第一方向Ｒ１に最大回転数で回転することにより、第一方向Ｒ１に回転するように設定されている。即ち、定速電動機５１の正回転は第一方向Ｒ１であり、変速装置１０の出力軸Ａｏの正回転は、第一方向Ｒ１である。圧縮機Ｃは、出力軸Ａｏが正回転することにより、正常に作動する。

【0028】

可変速電動機７１は、可変速ロータ７２軸線Ａｒの周方向の第一方向Ｒ１及び第二方向Ｒ２に回転駆動させることができる。即ち、可変速電動機７１は、正回転及び逆回転が可能である。可変速ロータ７２の第一方向Ｒ１の回転数を上げることによって、変速装置１０の出力軸Ａｏの第二方向Ｒ２の回転数が上がる。

【0029】

可変速電動機７１は、可変速ロータ７２を外部の力で回転させることで、電力を発生させて発電機として機能する。可変速電動機７１が発電機として機能する状態を発電機モードと呼ぶ。

【0030】

可変速電動機７１は、電力が供給されることで可変速ロータ７２を回転させることで、電動機として機能する。可変速電動機７１が電動機として機能する状態を電動機モードと呼ぶ。

【0031】

電力供給部１００は、商用電源２００と、定速電動機５１と、可変速電動機７１とに電気的に接続されている。したがって、図１に示すように、電力供給部１００は、商用電源２００や可変速電動機７１から供給される電力を定速電動機５１や可変速電動機７１へ供給する。電力供給部１００は、電動装置５０を始動させる際に、電動装置５０を始動させるために必要な電力であって商用電源２００から供給される一定の定格周波数の電力を電動装置５０に起動電力として供給する。その後、電力供給部１００は、通常運転時には、発電機モードとなった可変速電動機７１で生成された電力を定速電動機５１に供給する。本実施形態の電力供給部１００は、インバータ１０１と、第一配線１１１と、第二配線１１２と、第三配線１１３と、第一スイッチ１２１と、第二スイッチ１２２と、制御装置１５０と、を備えている。

【0032】

インバータ１０１は、商用電源２００や可変速電動機７１から供給される電力の周波数を制御装置１５０からの指示に基づいて変換する。インバータ１０１は、商用電源２００に接続されている。インバータ１０１は、例えば、三相交流電力を生成する。インバータ１０１は、定速電動機５１及び可変速電動機７１を始動させる際に、定速電動機５１及び可変速電動機７１に起動電力を供給する。インバータ１０１は、始動完了後の通常運転時には、可変速電動機７１を定格運転させる可変速電動機７１のみに起動電力とは周波数が異なる駆動電力を供給する。具体的には、インバータ１０１は、制御装置１５０から指示された周波数の電力を可変速電動機７１に供給する。可変速電動機７１の可変速ロータ７２は、この周波数に応じた回転数で回転する。このように、可変速ロータ７２の回転数が変化するため、可変速ロータ７２に接続されている変速装置１０の可変速入力軸Ａｖの回転数も変化する。この結果、変速装置１０の出力軸Ａｏの回転数が変化する。

【0033】

第一配線１１１は、インバータ１０１と可変速ステータ８６とを接続する。第二配線１１２は、インバータ１０１と可変速電動機７１との間で第一配線１１１から分岐している。第二配線１１２は、第一配線１１１と定速ステータ６６とに接続されている。第三配線１１３は、商用電源２００と定速ステータ６６とに接続されている。本実施形態の第三配線１１３は、第二配線１１２に合流することで、定速ステータ６６に接続されている。第三配線１１３は、商用電源２００から供給される一定の定格周波数の電力を定速電動機５１にインバータ１０１を介さず直接供給する。第三配線１１３からは、商用電源２００からの電力が、定速電動機５１の定速ロータ５２を一定の回転数で回転させるための駆動電力として、定速電動機５１に供給される。

【0034】

第一スイッチ１２１は、第二配線１１２の途中に配置されている。第一スイッチ１２１は、インバータ１０１から定速電動機５１への電力の供給状態をオン状態及びオフ状態で切り替え可能とされている。つまり、第一スイッチ１２１がオン状態では、第二配線１１２を介してインバータ１０１から定速電動機５１へ電力が供給される。一方、第一スイッチ１２１がオフ状態では、第二配線１１２を介するインバータ１０１から定速電動機５１への電力が遮断される。

【0035】

第二スイッチ１２２は、第三配線１１３の途中に配置されている。第二スイッチ１２２は、商用電源２００から定速電動機５１への電力の供給状態をオン状態及びオフ状態で切り替え可能とされている。つまり、第二スイッチ１２２がオン状態では、第三配線１１３を介して商用電源２００から定速電動機５１へ電力が供給される。一方、第二スイッチ１２２がオフ状態では、第三配線１１３を介する商用電源２００から定速電動機５１への電力が遮断される。

【0036】

制御装置１５０は、電力供給部１００を制御する。本実施形態の制御装置１５０は、インバータ１０１、第一スイッチ１２１、及び第二スイッチ１２２の動作を制御する。制御装置１５０は、コンピュータで構成されている。図３に示すように、制御装置１５０は、受付部１５１と、インターフェイス１５２と、スイッチ制御部１５３と、インバータ制御部１５４と、を有している。

【0037】

受付部１５１は、オペレータからの指示を直接受け付ける、又は上位制御装置からの指示を受け付ける。インターフェイス１５２は、受付部１５１への指示信号の受信、インバータ１０１、第一スイッチ１２１、及び第二スイッチ１２２への指示信号の送信を行う。

【0038】

スイッチ制御部１５３は、受付部１５１で受け付けた指示等に応じて、第一スイッチ１２１、及び第二スイッチ１２２の開閉動作を制御する。

【0039】

インバータ制御部１５４は、受付部１５１で受け付けた指示等に応じて、インバータ１０１を制御する。インバータ制御部１５４は、商用電源２００から供給される電力の周波数を変える。インバータ１０１から電力が供給される定速電動機５１の定速ロータ５２、及び可変速電動機７１の可変速ロータ７２は、この周波数に応じた回転数で回転する。

【0040】

（可変速増速機の始動方法の手順）
次に、本実施形態の可変速増速機の始動方法について説明する。図４に示すように、本実施形態の可変速増速機の始動方法Ｓ１０は、始動指示を受け付ける工程Ｓ１１と、定速電動機及び可変速電動機にインバータから電力を供給する工程Ｓ１２と、電力の周波数を定格周波数まで上昇させる工程Ｓ１３と、商用電源のみから定速電動機５１に駆動電力を供給する工程Ｓ１４と、を備えている。

【0041】

始動指示を受け付ける工程Ｓ１１では、オペレータ又は上位制御装置からの可変速増速機１を始動させる指示を、受付部１５１が受け付ける。受付部１５１が、始動の指示を受け付けると、工程Ｓ１２に移行する。

【0042】

定速電動機及び可変速電動機にインバータから電力を供給する工程Ｓ１２では、定速電動機５１及び可変速電動機７１にインバータ１０１から電力を供給した後に、発電機モードとなった可変速電動機７１で生成した電力を定速電動機５１に供給する。具体的には、図１に示すように、第一スイッチ１２１をオン状態（閉じた状態）とし、第二スイッチ１２２をオフ状態（開いた状態）とする。工程Ｓ１２では、商用電源２００からインバータ１０１に供給された電力を、インバータ１０１から定速電動機５１及び可変速電動機７１に三相交流の起動電力をとして供給する。インバータ１０１から供給される起動電力により、定速ロータ５２及び可変速ロータ７２が回転し始める。その後、可変速ロータ７２が回転することで、可変速電動機７１は発電機モードとされ、電力が生成される。可変速電動機７１で生成された電力は、第一配線１１１及び第二配線１１２を介して定速電動機５１に回生される。これにより、図５に示すように、定速電動機５１には、インバータ１０１から供給される電力と、可変速電動機７１からの回生電力とが供給される。このため、可変速電動機７１からの回生電力の分だけ、インバータ１０１から定速電動機５１に供給する電力は少なくなる。

【0043】

電力の周波数を定格周波数まで上昇させる工程Ｓ１３では、インバータ制御部１５４で、インバータ１０１から定速電動機５１及び可変速電動機７１に供給される電力の周波数を、適切なレート（ランプレート）で上昇させていくよう、インバータ１０１を制御する。インバータ制御部１５４は、インバータ１０１から定速電動機５１及び可変速電動機７１に供給される起動電力の周波数を、商用電源２００から供給される電力の定格周波数に同期させるように上昇させていく。インバータ１０１から定速電動機５１及び可変速電動機７１に供給される電力の周波数が定格周波数に到達することで、インバータ１０１から第一配線１１１及び第二配線１１２を介して供給されている電力の周波数と、商用電源２００から第三配線１１３を通して供給される予定の電力の周波数とが同期する。

【0044】

商用電源２００のみから定速電動機５１に駆動電力を供給する工程Ｓ１４では、図６に示すように、スイッチ制御部１５３により、第一スイッチ１２１がオフ状態となる。これにより、インバータ１０１から定速電動機５１への起動電力の供給が停止される。同時に、スイッチ制御部１５３により、第二スイッチ１２２がオン状態となる。これにより、定速電動機５１には、インバータ１０１を介さず、商用電源２００のみから第三配線１１３を通して、一定の定格周波数の電力が供給される。一方、可変速電動機７１は、発電モードの運転が継続され、インバータ１０１は商用電力へ電力を供給されるようになる。この状態で、定格運転が継続される。

【0045】

（作用効果）
上記構成の可変速増速機１、及びその始動方法では、電動装置５０を始動させる場合に、第一に、インバータ１０１を介して定速電動機５１及び可変速電動機７１に起動電力を供給する。これにより、可変速電動機７１が発電機モードとして運転されて電力が生成される。可変速電動機７１で生成された電力は定速電動機５１に供給される。定速電動機５１には、可変速電動機７１で生成された電力が供給されるため、インバータ１０１を介して商用電源２００から定速電動機５１に供給する起動電力が、定格電力を超えるようなレベルにまで増加することが抑えられる。したがって、商用電源２００で電圧降下等の擾乱が発生してしまうことが抑えられる。その結果、可変速増速機１を始動させるに際し、起動電力の増加を抑えて商用電源２００を含む電源系統への影響を抑えることが可能となる。

【0046】

また、電動装置５０を始動させる場合に、第二スイッチ１２２をオフ状態とすることで、商用電源２００から定速電動機５１への直接の電力の供給を遮断できる。この状態で、第一スイッチ１２１がオン状態となることで、第二配線１１２を通してインバータ１０１から定速電動機５１に電力の供給が行われる。これにより、インバータ１０１から、第一配線１１１及び第二配線１１２を通して、定速電動機５１及び可変速電動機７１に起動電力が供給される。また、電動装置５０の始動が完了した後、第一スイッチ１２１をオフ状態とし、インバータ１０１から定速電動機５１への電気の供給を遮断する。この状態で第二スイッチ１２２をオン状態とすることで、定速電動機５１に商用電源２００から運転を継続するために必要な駆動電力が供給される。商用電源２００から供給される一定の定格周波数の駆動電力によって、定速ロータ５２は定速で回転駆動できる。一方、可変速電動機７１は、インバータ１０１で制御された電力が供給されることによって、可変速ロータ７２の回転数が制御できる。このように、可変速増速機１の始動時の電力の供給元の切り替えを簡易な構成で行うことができる。

【0047】

また、インバータ制御部１５４により、電動装置５０の始動の完了時に、インバータ１０１で生成する電力の周波数を、商用電源２００から供給される駆動電力の周波数に同期させることができる。したがって、定速電動機５１へインバータ１０１を介さずに商用電源２００から電力を直接供給するように切り替えた際に、定速ロータ５２の回転数が変動することが抑えられる。これにより、スムーズに電源供給系統の切り替えを行うことができる。

【0048】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0049】

なお、上記実施形態では、可変速増速機１の各部構成について説明したが、各部構成を適宜変更してもよい。例えば、変速装置１０の歯車構成等は、内歯車及び外歯車のどのような歯車を使用した構成であってもよい。

【0050】

＜付記＞
実施形態に記載の可変速増速機１、可変速増速機１の始動方法は、例えば以下のように把握される。

【0051】

（１）第１の態様に係る可変速増速機１は、回転駆動力を発生する電動装置５０と、電動装置５０から定速入力軸Ａｃ及び可変速入力軸Ａｖに伝達される回転駆動力を変速させて出力軸Ａｏを介して駆動対象に伝える変速装置１０と、前記電動装置５０を始動させる場合に、電源から供給される一定の定格周波数の電力を前記電動装置５０に供給する電力供給部１００とを備え、電動装置５０は、変速装置１０の定速入力軸Ａｃを回転させる定速ロータ５２を有する定速電動機５１と、変速装置１０の可変速入力軸Ａｖに接続されている可変速ロータ７２を有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能する可変速電動機７１と、を有し、前記電力供給部１００は、定速電動機５１及び可変速電動機７１に接続され、電動装置５０を始動させる場合に、定速電動機５１及び可変速電動機７１に起動電力を供給した後に、前記発電機モードとなった可変速電動機７１で生成された電力を定速電動機５１に供給する。

【0052】

この可変速増速機１は、電動装置５０を始動させる場合に、第一に、電力供給部１００を介して定速電動機５１及び可変速電動機７１に電力を供給する。これにより、可変速電動機７１が発電機モードとして運転されて電力が生成される。可変速電動機７１で生成された電力は定速電動機５１に供給される。定速電動機５１には、可変速電動機７１で生成された電力が供給されるため、電力供給部１００を介して電源から定速電動機５１に供給する電力が、定格電力を超えるようなレベルにまで増加することが抑えられる。したがって、電源で電圧降下等の擾乱が発生してしまうことが抑えられる。その結果、可変速増速機１を始動させるに際し、起動電力の増加を抑えて電源を含む電源系統への影響を抑えることが可能となる。

【0053】

（２）第２の態様に係る可変速増速機１は、（１）の可変速増速機１であって、電力供給部１００は、前記電源に接続されて前記定速電動機５１及び前記可変速電動機７１に供給する電力を生成するインバータ１０１と、インバータ１０１と可変速電動機７１とを接続する第一配線１１１と、インバータ１０１と可変速電動機７１との間で第一配線１１１から分岐し、定速電動機５１に接続される第二配線１１２と、第二配線１１２に配置され、インバータ１０１から定速電動機５１への電力の供給状態をオン状態及びオフ状態で切り替え可能な第一スイッチ１２１と、前記電源と定速電動機５１とを接続する第三配線１１３と、第三配線１１３に配置され、前記電源から定速電動機５１への電力の供給状態をオン状態及びオフ状態で切り替え可能な第二スイッチ１２２と、前記第一スイッチ１２１及び前記第二スイッチ１２２の切り替えを制御装置１５０とを備え、前記制御装置１５０は、前記電動装置５０を始動させる場合に、前記第一スイッチ１２１をオン状態とする共に前記第二スイッチ１２２をオフ状態とした後に、前記第二スイッチ１２２をオン状態とする共に前記第一スイッチ１２１をオフ状態とする。

【0054】

このような構成によれば、電動装置５０を始動させる場合に、第二スイッチ１２２をオフ状態とすることで、電源から定速電動機５１への直接の電力の供給を遮断できる。この状態で、第一スイッチ１２１がオン状態となることで、第二配線１１２を通してインバータ１０１から定速電動機５１に電力の供給が行われる。これにより、インバータ１０１から、第一配線１１１及び第二配線１１２を通して、定速電動機５１及び可変速電動機７１に起動電力が供給される。また、電動装置５０の始動が完了した後、第一スイッチ１２１をオフ状態とし、インバータ１０１から定速電動機５１への電気の供給を遮断する。この状態で第二スイッチ１２２をオン状態とすることで、定速電動機５１に電源ら運転を継続するために必要な駆動電力が供給される。電源から供給される一定の定格周波数の駆動電力によって、定速ロータ５２は定速で回転駆動できる。一方、可変速電動機７１は、インバータ１０１で制御された電力が供給されることによって、可変速ロータ７２の回転数が制御できる。このように、可変速増速機１の始動時の電力の供給元の切り替えを簡易な構成で行うことができる。

【0055】

（３）第３の態様に係る可変速増速機１は、（２）の可変速増速機１であって、前記制御装置１５０は、前記インバータ１０１で生成する電力の周波数を、前記電源から供給される駆動電力の周波数に同期した場合に、前記第二スイッチ１２２をオフ状態からオン状態とする共に前記第一スイッチ１２１をオン状態からオフ状態とする。

【0056】

これにより、定速電動機５１へインバータ１０１を介さずに電源から電力を直接供給するように切り替えた際に、定速ロータ５２の回転数が変動することが抑えられる。したがって、スムーズに電源供給系統の切り替えを行うことができる。

【0057】

（４）第４の態様に係る可変速増速機１の始動方法Ｓ１０は、（１）から（３）の何れか一つの可変速増速機１の始動方法Ｓ１０であって、定速電動機５１及び前記可変速電動機７１に前記電力供給部１００から電力を供給した後に、前記発電機モードとなった前記可変速電動機７１で生成した電力を前記定速電動機５１に供給する工程と、前記電源のみから前記定速電動機５１に電力を供給する工程と、を含む。

【0058】

これにより、定速電動機５１には、可変速電動機７１で生成された電力が供給されるため、電力供給部１００を介して電源から定速電動機５１に供給する電力が、定格電力を超えるようなレベルにまで増加することが抑えられる。したがって、電源で電圧降下等の擾乱が発生してしまうことが抑えられる。その結果、可変速増速機１を始動させるに際し、起動電力の増加を抑えて電源を含む電源系統への影響を抑えることが可能となる。

【符号の説明】

【0059】

１…可変速増速機
１０…変速装置
５０…電動装置
５１…定速電動機
５１Ｓ…定速電動機支持部
５２…定速ロータ
５３…定速ロータ軸
５６…導体
６１…定速電動機ケーシング
６２…定速電動機ケーシング本体
６３ｉ、６３ｏ…蓋
６５ｉ…定速ロータ軸受
６５ｏ…定速ロータ軸受
６６…定速ステータ
７１…可変速電動機
７１Ｓ…可変速電動機支持部
７２…可変速ロータ
７３…可変速ロータ軸
７３ｏ…フランジ
７４…軸挿通孔
７６…導体
８１…可変速電動機ケーシング
８２…可変速電動機ケーシング本体
８３ｉ…入口側蓋
８３ｏ…出力側蓋
８５ｉ…可変速ロータ軸受
８５ｏ…可変速ロータ軸受
８６…可変速ステータ
９０…架台
１００…電力供給部
１０１…インバータ
１１１…第一配線
１１２…第二配線
１１３…第三配線
１２１…第一スイッチ
１２２…第二スイッチ
１５０…制御装置
１５１…受付部
１５２…インターフェイス
１５３…スイッチ制御部
１５４…インバータ制御部
２００…商用電源
Ａｃ…定速入力軸
Ａｏ…出力軸
Ａｒ…軸線
Ａｖ…可変速入力軸
Ｃ…圧縮機
Ｄａ…軸方向
Ｄｉ…入力側
Ｄｏ…出力側
Ｄｒ…径方向
Ｄｒｉ…内側
Ｄｒｏ…外側
Ｒ１…第一方向
Ｒ２…第二方向
Ｓ１０…可変速増速機の始動方法
Ｓ１１…始動指示を受け付ける工程
Ｓ１２…定速電動機及び可変速電動機にインバータから電力を供給する工程
Ｓ１３…電力の周波数を定格周波数まで上昇させる工程
Ｓ１４…電源のみから定速電動機に電力を供給する工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】