CN1077740C - 控制装置一体型旋转机械及变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能降低可变速泵及风机等的制造成本，同时在安装现场容易设定控制程序的控制装置一体型旋转机械，及适用于其中的变换装置，其由泵和风机等旋转机械、以及与该旋转机械配置成一个整体的控制装置(10)构成，该控制装置(10)具有：驱动旋转机械的变换器(20)；存储器(11)，其存储变换器的控制程序(11A)和旋转机械的运转控制程序(11B)；根据该存储器的程序进行动作的CPU(12)：输出输入部(15)，连接布置在旋转机械的各部上的传感器和开关等：一个或多个串行端口(14)，与CPU进行连接；及改写装置，改写上述存储器的存储内容；并且，存储器(11)有多个控制程序；其还具有将使用的控制程序由外部进行切换的切换装置；变换装置，对装有电路元件的基板进行模压树脂封装使其成为一个整体，仅把输出入线和接口端子引出到模压封装的树脂体的外侧。

Description

控制装置一体型旋转机械及变换装置

技术领域

本发明涉及与控制装置一体型的旋转机械，尤其涉及把泵和风机等旋转机械以及对该旋转机械的旋转速度进行控制的变换(イソバ—タ)装置等各种运转控制装置布置成一个整体的控制装置一体型旋转机械。

背景技术

在泵和风机等旋转机械中利用把商用交流电源的频率和电压变换装置成任意的频率和电压的变换装置，来使泵和风机等旋转机械能变速运转。这种方法已被广泛采用。变换装置能任意改变对泵和风机进行驱动的马达的旋转速度，所以，能使泵和风机等按照与负荷相适应的最佳转速进行运转，因此，与按额定速度进行运转时相比较，能节省能源。

并且，在各种给水装置等中，在泵的排出侧安装压力传感器，为使被检测出的压力信号达到与压力设定值相一致，从PI(压力指示)控制部向变换装置输送转带信号，这样对泵的转速进行控制，把泵的排出压力控制到一定值。这种排出压力一定的控制运转是人们已知的。进一步根据流量传感器或转速依次适当改变泵排出目标压力，把末端的用户处的供给水压控制到一定值，这种估计末端压力一定的控制运转也是人们已知的。

再者，在空调机等内，在风机排出侧安装温度传感器，从PI控制部用变换器来控制风机的转速，以便风机送风的空气温度和预定的温度设定值相一致，这种温度一定的控制运转也是人们已知的。

但是，具有这种变换器(インバ一タ)的变速泵或变速风机，在被安装到给水装置或空调机内的情况下，需要各种不同的运转控制。例如用于给水装置时根据从离开泵的位置上的控制站来的运转停止指令，来进行可变速泵的起动停止控制。并且也需要显示出这些运转状态。再者，在使排出压力保持一定的自动运转的情况下，必须把位于泵排出口的压力传感器的信号送入到给水装置内的控制装置内，对转数进行变速控制，使排出压力保持一定。另外，在作为泵的负荷的给水量极少的情况下，因为泵在断流状态下运转，所以，把水储存到位于泵的排出口侧的压力罐内，使泵停止等运转控制也是需要的。

因此，具有变换器的变速泵也被装入到给水装置内使用时，给水装置需要运转控制装置，在该运转控制装置中一般采用CPU和存储器。

然而，例如，采用变速泵的给水装置的运转控制规格，因其安装现场情况不同而千差万别，所以，对给水装置进行运转控制的存储器的存储内容，必须分别根据各安装现场的设备内容来进行设定。因此，分别需要用于对变换装置进行控制的CPU和存储器以及用于对泵进行运转控制的CPU和存储器，由于上述情况，很难共用CPU和存储器。并且，因为这些控制内容对每种泵，以及每个安装现场的运转控制条件均各不相同，所以必须分别准备存储器(ROM等)，使其中的程序分别适合于各种不同的规格。

再者，在给水装置等中，例如随着给水量的增加等，要增加或更改设备，于是必须相应地更改存储器的内容。在此情况下，由于过去是把控制内容存储到ROM等中，所以很不容易进行更改。

在日本专利特开平8—256492中公开了这样一种电机控制装置，通过控制程序来实行伺服电机的驱动电流、旋转速度或旋转位置中的至少一个控制对象的控制，包括：对该电机控制装置统一控制的中央处理装置；能对上述控制程序数据进行电的改写并予以存储的存储器；接收从外部输入的控制程序数据、并能向上述中央处理装置输出的通信接口，上述中央处理装置能将从上述通信接口送来的控制程序写入上述存储器”。

在上述公开的发明中，虽然也采用了中央处理器、存储器等，使得在电机改变时，不用变更硬件。但是，在该发明中，没有关于变换器的控制的描述，因此，对变换装置进行控制的CPU和存储器以及用于对泵进行运转控制的CPU和存储器，依然很难共用CPU和存储器，使得成本增大。

发明的公开

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能降低采用变速泵等的给水装置等的制造成本，同时在安装现场容易设定控制程序的所谓控制装置一体型一体型旋转机械。

第1例的本发明控制装置一体型一体型旋转机械，其特征在于：由泵和风机等旋转机械、以及与该旋转机械设置成一个整体的控制装置构成，该控制装置具有：

变换器，用于对上述旋转机械进行驱动；

存储器，用于存储该变换器的控制程序和对上述旋转机械进行运转控制的程序；

CPU，用于按照该存储器的程序进行动作；

输出入单元，用于和布置在上述各旋转机械的各单元内的传感器和开关类进行连接；

一个或多个串行端口，用于和上述CPU进行连接；以及

改写装置，用于对上述存储器的存储内容进行改写。

其特征在还在于：在上述存储器内存储了上述变换器的控制程序以及与上述旋转机械的运转控制有关的程序。

其特征还在于：上述存储器是快闪存储器。

其特征还在于：由于利用多台上述控制装置一体型旋转机械，使各机械的串行端口互相连接，所以能进行设备的增加减少运转、交替运转、故障时切换等互相协调运转。

其特征还在于：包括上述控制单元的存储器和CPU在内的电子线路部分利用树脂进行模压封装。

若采用上述例的本发明控制装置一体型旋转机械，则具有根据从串行端口输入的信号等来改写存储器的存储内容的装置，所以，变换器的控制程序以及进行旋转机械起停控制等的运转程序均能写入到存储器内。这样一来，过去需要两套存储器和CPU，而现在只需要一套即可，能够降低设备制造成本。

再者，由于具有能改写存储器的装置，所以，能够在安装现场更改成适合于其旋转机械的运转状态的控制程序，作为硬件只准备一套，利用软件能使给水装置适应于千差万别的运转状态。这样一来，硬件能大量生产，能降低制造成本，同时，在旋转机械的用户方面，例如，给水装置根据水需要量的变化，在增设泵时也能很容易地采取相应措施。大大提高了系统的零活性。

第2例的本发明控制装置一体型旋转机械，其特征在于：控制装置一体型旋转机械由泵和风机等旋转机械以及与该旋转机械安装成一个整体的控制装置构成，

该控制装置具有：

变换器，用于对上述旋转机械进行驱动；

存储器，其中具有多个控制程序；

CPU，用于根据该存储器的程序进行动作；

输出入单元，用于和布置在上述控制装置外部的传感器和开关类进行连接；

一个或多个串行端口，用于和上述CPU进行连接；以及

切换装置，用于由外部从上述多个控制程序中切换出使用的控制程序。

其特征还在于：在上述存储器内存储了上述变换器的控制程序以及与上述旋转机械的运转控制有关的程序。

其特征还在于：由于利用多台上述控制装置一体型旋转机械，使各机械的串行端口互相连接，所以能进行增加减少运转、交替运转、故障时切换等互相协调运转。

其特征还在于：包括上述控制单元的存储器和CPU在内的电子线路部分利用树脂进行模压封装。

若采用上述本发明的控制装置一体型旋转机械，则因为具有这样一种程序切换装置，即从存储器内所存储的多个控制程序中选择出使用的控制程序，使CPU按照该被选择的程序进行工作，所以，能够选择出对泵的机型或安装现场的运转条件最为适合的控制程序。因此，预先大量生产制造具有多个控制程序的泵控制装置，可以在安装现场进行选择设定，以便使用其中所需要的控制程序。也就是说，作为硬件只准备一套，利用软件能使给水装置适应于千差万别的运转状态。这样一来，硬件能大量生产，能降低其制造成本，同时，在旋转机械的用户方面，在现场可以将其调整成多品种小批量生产的规格。并且，例如，给水装置根据水需要量的变化，在增设泵时也能很容易地采取相应措施。大大提高了系统的零活性。

第3例的本发明的控制装置一体型旋转机械，其特征在于，其由泵和风机等旋转机械、以及与该旋转机械配置成一个整体的控制装置构成，

该控制装置具有控制电路，包括：变换器，用于驱动上述旋转机械；存储器，其中具有多个控制程序；

CPU，用于按照该存储器的程序来进行动作，将变换部安装到电路基板上，该变换部由电力用功率器件、用于驱动该功率器件的驱动电路、包括用于控制该驱动电路的CPU在内的控制电路以及接口电路构成，对已装有上述电路元件的基板进行模压树脂封装使其成为一个整体，仅把输出入线和接口端子引出到模压封装的树脂体的外侧。

其特征还在于：上述模压封装的树脂体包括对上述变换器动作状态进行监视并对其进行保护的保护电路在内。

其特征还在于：上述模压封装的树脂体还包括由整流器构成的换流单元和涌流防止电路在内。

其特征还在于：把由整流器和涌流防止电路构成的换流单元安装在电路基板上，对已安装上述电路元件的基板进行一体型模压树脂封装，仅把输出入线从上述模压封装的树脂体中引出到外侧。

其特征还在于：把上述的由变换部构成的树脂封装组件(模块)和上述的由换流器构成的树脂封装组件(模块)组合在一起，在上述换流器单元和上述变换器单元之间连接电容器。

其特征还在于：上述控制电路具有电可写存储器，存储在该存储器内的程序是通过上述接口电路从上述模压树脂体的外侧可改写的。

附图的简单说明

图1是本发明的第1形态的控制装置方框图。

图2是用于可写快闪存储器的硬件构成说明图。

图3是用于可写快闪存储器的流程图。

图4是本发明第2形态的控制装置的方框图。

图5是表示采用软件开关的控制程序的切换例的流程图。

图6是表示本发明控制装置一体型旋转机械使用例的说明图。

图7是表示本发明控制装置一体型旋转机械使用例的说明图。

图8是本发明第3形态的变换装置电路图。

图9是本发明的另一实施例的变换装置电路图。

图10是本发明的另一实施例的变换装置电路图。

图11是本发明的另一实施例的变换装置电路图。

图12是采用一套换流器单元和电容器及多套变换器单元而构成的变换装置的说明图。

图13是让换流器单元具有控制电源电路的变换装置电路图。

图14是采用一套换流单元和电容器及多套变换部而构成的变换装置的说明图。

图15是变换装置的外观图。

图16是采用一套换流单元和电容器及多套变换部而构成的变换装置的接线图。

本发明的最佳实施例

图1是表示本发明第1形态的控制装置一体型旋转机械的控制装置部分的构成的方框图。在该控制装置10内装有变换装置20。变换装置20具有：

二极管桥接电路22，这是对控制装置三相交流工业电源输入21进行整流的换流单元；

电容器23，用于存储经过该三极管桥接电路进行整流后的直流功率，同时对其进行滤波；以及

功率器件单元24，这是用于把电容器内存储的直流功率变换成任意的频率和电压的交流功率的变换部。

变换装置20的功率器件24由功率MOS、IGBT等功率器件构成，通过其开关即可形成任意的电压和频率的交流功率输出。该功率器件的开关，例如通过脉冲宽度调制而进行。脉冲宽度调制是利用可写存储器11的变换控制单元的程序11A通过CPU12和驱动电路13来进行的。

在控制装置10内具有：

可写存储器11，其中存有变换控制程序11A和运转控制程序11B；以及

CPU12，用于根据这些存储器内所存储的程序来进行运算控制动作。在此，本实施例中存储器11采用快闪(快擦除)存储器。在控制装置10内还具有串行端口14，在结构上能够从外部通过通信线路把信号送入到CPU12内。并且，串行端口14与外部接口电路15相连接，外部接口电路15，例如若是给水装置，则与用于检测泵排出压力的压力传感器等相连接，并输入该信号。并且，外部接口电路15具有泵自动运转和手动运转的切换信号、用于检测各种异常的传感器的输入信号、以及各种报警显示等输出信号端子。辅助电源16用于为使CPU12和串行端口14等进行动作而供给5伏左右的直流电功率，利用DC-DC换流器等从电容器23内所形成的直流电压生成所需的低电压。

这样，因为控制装置10在内部装有变换器的控制程序和给水装置的运转控制程序，所以，用一台控制装置10能进行这两种控制。进一步把2台具有控制装置10的变速泵并联地连接到流入管和排出管上，用通信线路把相互的串行端口连接起来。这样一来，当一台泵运转使容量不足时能增加第2台泵；当2台泵运转使容量过大时能减少1台泵。这种增加减少运转可利用单侧的控制装置10的运转程序来进行控制。同样，当一台泵因水量小等原因而停机时，然后，另一台泵就起动，即能够进行交互动作，或者是，当一台泵因发生故障等原因而停机时，而另一台泵因收到故障信号就自动地起动，即也能够进行故障切换动作。另外，采用该串行端口的通信也能以无线方式进行。

图2表示用于可写快闪存储器的硬件构成例。例如，通过通信电缆19把个人计算机(微机)18连接到安装在现场的具有控制装置10的变速泵13上。例如利用RS232C等通信规格的电缆在个人计算机18和控制装置10之间进行连接。通信电缆19连接到控制装置10的串行端口14上。个人计算机18，和对各种规格的变换控制程序进行存储时一样，对各种规格的给水装置的控制程序等预先进行存储，从其中选择出与安装现场的设备构成等相适应的最佳程序，将其内容写入到控制装置10的快闪存储器11内。

图3表示对快闪存储器进行改写的流程图。最初对快闪存储器写入模式进行起动。这是在复位状态下把直流12V加到CPU的电源端子上，对复位进行解除。然后，对RAM传送(转移)程序进行起动。然后对写入/擦去程序进行传送处理。这是把写入/擦除程序传送到CPU的内装RAM或外装RAM中，进行起动。然后对快闪存储器进行擦除处理。这是对快闪存储器按每个块区进行擦除或者全区一起擦除。然后对应用程序进行传送处理。这是把由上述个人计算机预先准备的内容的程序传送到已擦除了应用程序的快闪存储器的块区内。然后，对应用程序进行起动处理。这是把CPU电源端子所加的12V电压去掉，进行复位起动，使应用程序起动。

以上以快闪存储器为例对可写存储器进行了说明，但并非仅限于快闪存储器，同样也可以采用E²PROM等电可写存储器。另外，上述实施例对CPU和电可写存储器相组合的例子进行了说明。但是，也可以预先把存储器装入能够插拔的插座内，准备好对应程序内容改变的存储器，对该存储器进行更换。

根据以上说明，若采用本发明，则因为通过串行端口能够改写变换器的控制程序和旋转机械的运转控制程序，所以，能够提供这样的旋转机械，即利用相同的硬件构成，可以进行与千差万别的安装现场相适应的各种运转控制。这样一来，因为硬件可以是相同的结构成，所以能大量生产，能降低其制造成本。并且，因为软件能在各安装现场写入到控制装置内，所以，能制成这样的旋转机械，即能够进行与安装现场设备构成相适应的最佳运转控制。并且，在设备安装后，也能在增加设备时很容易地在安装现场更改该运转程序。这样，能够提供一种对用户方面来说灵活性很强的旋转机械。

图4是表示本发明第2形态的控制装置一体型旋转机械的控制装置部分的构成的方框图。在该旋转机械10内安装变换装置20，这和第1形态相同。

变换装置20具有：二极管桥接电路22，这是对三相交流工业用电源输入21进行整流的换流单元(コンバ—タ)；

电容器23，用于对由该二极管桥接电路进行整流后的直流功率进行存储，同时进行滤波；以及

功率器件24，这是用于把存储在电容器内的直流功率变换成任意的频率和电压的交流功率。

变换装置20的功率器件24由功率MOS、IGBT等功率器件构成，通过其开关，能够形成任意的电压和频率的交流功率输出。该功率器件的开关例如可通过脉冲宽度调制来进行。脉冲宽度调制，利用存储器11的变换控制单元的程序通过CPU12和驱动电路13来进行。

控制装置10具有：

存储器11，其中装有多种变换器控制程序，同样也装有多种旋转控制程序；以及

CPU12，用于根据这些存储器内所存储的程序来进行运算控制动作。

另外控制装置10内还具有串行端口14，在结构上能从外部通过通信线路来把信号送入到CPU12内。采用这种串行端口的通信也可以无线方式来进行。并且，串行端口14被连接到外部接口电路15上，外部接口电路15，例如若是给水装置，则连接到用于检测泵排除压力的压力传感器等上，并输入该信号。外部接口电路15具有泵的自动运转和手动运转的切换信号、用于检测各种异常的传感器的输入信号、以及各种报警显示等输出信号端子。辅助电源16用于为使CPU12和串行端口14等动作而供给5V左右的直流电，利用DC-DC换流器等从电容器23中所形成的直流电压中生成所需的低电压。

存储器11由只读存储器(ROM)或电可写只读存储器(E²PROM)构成，其中存储各种变换器的控制程序和泵的运转控制程序11a、11b、11c、……11j。并且，也可以把存储器11和CPU12制作在同一块半导体芯片上，装在存储器11内的各种程序可根据泵的机型或运转条件来任意选择使用。在本实施例中，采用了根据通过串行端口14而输入的信号来进行软件切换的软件开关，但也可以把硬件开关连接到存储器11上，以此进行切换。

在本实施例中，在压力恒定控制中或估计末端压力一定的控制中，选择了有小水量停机的程序。

图5表示用软件开关来选择各种控制程序的例子。例如用软件开关1，能根据设定值来切换：压力恒定控制(设定值＝1)、估计末端压力恒定控制(设定值＝2)、流量恒定控制(设定值＝3)、温度恒定控制(设定值＝4)、水位恒定控制(设定值＝5)等。同样，利用软件开关2，能选择出有无小水量停机运转；利用软件开关3能对单独(1台)运转和协调运转(多台运转)进行切换。

图6是表示上述第1或第2形态的控制装置的适用例的图，是用于给水装置的例子。该给水装置30采用了由变换驱动的变速泵31，内部装有变换器的控制装置10被固定连接成一个整体。控制装置10被装在密闭结构的箱体内，该箱体设置在泵31的机壳(ケ—シング)内，尤其是装有CPU、存储器等的电路基板用模压树脂进行封装，这样能使其结构紧凑，同时能防止因结露等而造成电子元件工作故障。

变速泵31，其吸入侧通过流入管32，例如连接到无图示的自来水总管上。并且，变速泵31的排出侧通过流量开关(フロ—スイツチ)34、止回阀35、闸门阀37等用管道进行连接，以便向住宅等末端用户供应自来水。而且，流量开关34用于检测小水量，止回(チエツキ)阀35是防止倒流的阀，它用于在泵停机时防止水从排出侧向流入侧倒流。

在排出管33上连接蓄压罐36，其目的是：当用流量开关34检测出小流量时，通过在该罐内进行蓄压而使变速泵停止运转，防止泵断流运转。另外，在排出管33上备有用于检测该水压的压力传感器38，该输出信号通过外部接口而输入到控制装置10内。排出压力的设定值或末端的用户的供给水压的设定值，通过串行端口而被输入到控制装置10内。利用控制装置10来对变速泵31的转速进行控制，以便达到该目标压力。并且，各种报警被输入到控制装置10内，这是因为，变速泵内备有温度计，当变速泵的温度上升到异常状态时，立即使泵停止运转，并发出报警，与监视站取得联系。

另外，具有控制装置10的变速泵31，用2台并联地连接到流入管32和排出管33上，用通信线路来连接相互的串行端口，选择出2台并联运转(协调运转)的程序。这样一来，当用1台泵容量不够时，可增加第2台泵；当用2台泵容量过大时，去掉一台。这种增加减少运转，利用单侧的控制装置10的运转程序来进行控制。同样，当一台泵因水量小等原因而停机时，下次起动另一台泵，进行交互动作；当一台泵因发生故障等而停机时，另一台泵收到故障信号后自动进行起动，这种故障切换动作也能进行。而且，采用该串行端口的通信也能用无线方式进行。

图7是表示上述控制装置的其他使用例的图，是用于空调机的例子。空调机40具有变速风机41，该风机由控制装置10进行控制。风机41连接在流入风管4和排出风管43上，用于向作为排风侧的无图示的室内侧供应例如被冷却或加热的空气。例如，为了使室内保持一定温度，在风机41的排风侧具有温度传感器44，对排风管43内的空气温度进行测量。预先通过外部接口15向控制装置10内输入温度设定值，使该温度设定值与实际测出的温度传感器44的检测温度进行比较，对风机41的转速进行控制，使该温度达到一定。

转速的控制利用存储器11的被选择的运转控制程序来进行，通过PI控制来调整转速，使温度设定值和检测温度值的差达到零。在此，由运转控制单元的程序来求出转速，由变换控制单元的程序来求出与该转速相对应的脉冲宽度，并输出脉冲宽度调制信号。脉冲宽度调制信号通过驱动电路13来使各功率器件24进行通断，向马达供应所需频率和电压的交流功率。

再者，也可以配备这样的程序：在风机41内备有例如温度传感器(无图示)，当风机异常而发热时，通过外部接口15取得该温度传感器的输出，使风机停止运转，或者向外部进行报警输出。该程序也可预先在存储器内准备好，供选用，或者重新写入。

以上以变速泵和变速风机为例对控制装置的控制对象进行了说明，但本发明的应用并非仅限于这些，而是能够广泛应用于由变换器进行旋转控制的旋转机械、以及对这些旋转机械进行运转控制的控制装置。

如上所述，在这种控制装置中所采用的变换装置，其构成部分一般包括：

换流单元，其结构由二极管组件等整流电路构成，用于对工业用交流电源等交流功率进行整流；

电容单元，用于对已整流的交流功率进行滤波，同时将其作为直流功率进行存储；以及

变换部，用于把存储在电容器单元内的直流功率变换换成为规定频率和电压的交流功率。

在换流单元中一般备有由防止涌流用的电阻或磁性开关以及晶体闸流管等构成的涌流防止电路。并且，变换部包括：功率晶体管、IGBT等电力用功率元件、对该功率元件进行驱动的驱动电路、向该驱动电路内输出电力用功率器件的开关信号的CPU和存储器等所构成的控制电路、例如用于把+5V等直流电源供给到该控制电路内的控制电源电路、以及对电力用功率器件等进行保护以防止过电压或过电流等的保护电路。

这些构成变换器的各种电路元件通常被安装在一块电路板上，具有端子板，输入侧连接到工业用交流电源上，输出侧连接到对泵或风机等进行驱动的马达的电源输入线上。构成控制电路的CPU和存储器等为便于维修而在电路板上备有其插座，能够进行更换。并且，装有这些电路元件的电路基板一般装入机架内，在机架内备有散热片、风机等，对发热量大的电力用功率器件等进行冷却。

并且，一般，在机架上备有操作显示器，能够显示工作频率和各种报警等。而且还备有向机架外部连接的接口电路，能够从外部输出变换器的操作信号、或者由保护电路检测出异常状态时的报警信号等。这种过去的变换装置是把上述各种电路元件买来后布置在电路板上，用各种连接器等来对其进行布线连接。

以下参照附图，详细说明本发明第3实施例的变换装置。

图8是本发明第1实施例的变换装置的电路图。变换装置50A，其构成部分具有：

换流单元22，它由二极管组件构成，把整流器连接成桥式电路，用于对工业用3相交流电源输入进行整流；以及

电容器23，用于对整流后的电力进行滤波，同时将其作为直流电源进行存储；以及

变换部51A，用于把存储在电容器内的直流电源变换换成任意的频率、电压。

在该第1实施例中，变换部51A被模压树脂封装成一个整体，制成模块。也就是说，把由IGBT、功率晶体管等构成的电力用功率器件单元24、用于驱动功率器件的驱动电路52、包括CPU在内的控制电路53、用于向控制电路内供应+5V等电源的控制电源电路54、以及控制电路5和外部信号线的接口电路55等电路部分均安装在一块电路板上，用模压树脂进行封装，从而形成一体型，制成一个模块。引向马达的输出线以及与电容器、换流单元的连接线均直接从模压树脂体中引出。并且，接口电路的连接端子布置在模压树脂体的外侧，各个端子连接到模压树脂体内的控制电路部分上。

图9表示包括保护电路部分在内把变换部制成模块的变换装置50B的例子。保护电路57把电流检测用的电阻58插入到电容器单元23和变换部51B之间，从该电阻中检测出过电流，同时把电阻59与直流部分并联连接，从该电阻上取出分电压，检测出过电压。并且，如果检测出过电流或过电压，那么就把检测信号送入到包括CPU在内的控制电路53内，进行保护动作，使变换器停止运转等。

图10表示进一步把换流单元22和涌流防止电路60包括在内进行一体型树脂模压，制成模块的变换装置50C的例子，换流单元22如上所述把整流器(二极管)连接成桥式电路，对工业用交流电源输入进行全波整流，以此来生成直流功率。浪涌电流防止电路60是为了保护各种电路部分，防止在泵等负荷设备起动等时过大的浪涌电流侵入所用的保护电路，防止浪流用的电阻和闸流晶体管等旁通电路并联地被插入。对这些部分进行一体型模压，使电容器23除外的全部电路部分都被模压封装到树脂体内，制成一个模块。

图15表示该实施例的外观形状。模压树脂体R设置有与马达相连接的输出线的引出口61R、61S、61T，以及与工业用交流电源相连接的输入线的引出口62R、62S、62T。同样，还设有与电容器23相连接的连接线的引出口63+、63-。另外，接口基板65布置在模压树脂体R的外部，接口端子口66能连接到外部信号线上。该接口端子口66的各连接线被连接到封装在树脂体R内的控制电路的CPU部分等上。

所以，包括CPU在内的电路部分被封装在模压树脂体内，所以，能防止结露，保证正常工作。这样一来，就像该变换装置直接安装到泵的机壳部分内时一样，即使有温差，也很容易安装，不必采取特殊的防露措施。因此，能降低设备成本，而且能使变换装置小型化。

图11是仅仅把换流部分22从变换部中分离出来，安装在另外的电路板上而且实现了模压一体型的变换装置50D。也就是说，二极管组件部分22和浪涌电流防止电路部分60被封装在模压树脂体R内。并且，引出了与工业用交流电源相连接的引出口62R、62S、62T、以及与变换部的连接口64+、64-。

图12表示利用一套模压树脂封装的换流单元组件22A和电容器23、以及多套变换部组件来驱动多台马达M的例子。在此，变换部组件采用图8或图9所示的组件51A或51B。换流单元组件采用图4所示的组件22A。图16用模式表示该接线状态。这样，利用一套换流单元22A和数量与马达台数相等的变换部51A、51B即可，能够省掉重复的电路部分，能够降低制造成本，减小设备体积。

图13表示在换流单元组件22B中包括了控制电源电路在内的变换装置50E的例子。控制电源电路54是从电容器23内所存储的直流电压，向CPU等控制电路供应+5V等直流电压的电路。在多台变换部组件51B中，不一定需要对每一台都设置控制电源电路54。因此，在变换部组件51B中没有控制电源电路54，在变换部组件22B中有控制电源电路54。并且，由于在换流单元内包括控制电源电路54在内，能够用一个控制电源电路来向多个变换部组件51B供应控制电源，能进一步降低制造成本。

图14是具有单个控制电源电路的换流单元组件22B和电容器23与多个变换部组件51B相组合的例子。多个变换部组件51B的控制电路从单个换流单元组件22B的控制电源电路54得到电源供给而进行工作。

并且，对变换部进行控制的CPU，其中安装了例如快闪存储器等电可写存储器，所以，即使对控制电路部分进行模压树脂封装的组件，也能通过接口电路来改写其控制程序。这样一来，能够很容易地适应于小批量多品种的泵系统等用途。

也就是说，即使在现场安装了变换装置之后，也能通过接口电路来更改程序内容，因此，能够使泵等在运转时的工作特性适合于安装现场的状况。并且，在试验后必须更改程序内容的情况下也能通过接口电路很容易地进行改写。所以，能够在安装现场立即进行必要的更改。并且，在由于设备增加等而需要更改变换器工作特性的情况下，也很容易适应，能够制成灵活性非常强的变换装置。

如上所述，本发明的第3实施例，把变换装置划分成换流单元和变换部等，进行模压树脂封装制成一个整体，所以能使变换装置模块化。这样一来，能大幅度减少变换装置的装配和布线工时，降低制造成本。并且，变换装置整体能减小体积，同时由于过去需要的封装外壳数量现已减少，所以，能降低制造成本。另外因为不需要再对控制电路部分等采取防止结露措施，所以，例如在泵外壳等有温差的地方，也能直接安装本发明的变换装置，能制成使用极为方便的变换装置。

再者，在利用多台马达来驱动多台泵或风机等的系统中，通过采用换流单元和多套变换部，能大幅度减少零件数量，能使整个系统降低制造成本和减小体积。另外，通过在换流单元内设置控制电源电路，而用多个变换部组件来驱动多台马达时，也能从公用的一个控制电源电路来向各变换部的控制电路供应电源。这样，能进一步降低制造成本。

再者，由于利用快闪存储器等电可写存储器来作为存储控制电路程序的存储器，即使在对控制电路部分进行模压树脂封装后，也能改写程序，即使在变换装置被制成后，或者将其安装到现场之后，也能增加和更改程序。

另外，也可以预先存储多个程序内容，根据需要，通过接口电路来进行选。因此，很容易适应小批量多品种的系统，另一方面，因为硬件能大量生产，所以能降低成本。

工业应用的可能性

本发明的控制装置一体型旋转机械是把控制装置与泵和风机等旋转机械制作成一个整体的设备。所以，能够广泛应用于可用变换装置来控制速度的泵和风机等旋转机械。该泵和风机能用于变速给水装置和空调机等。

Claims (14)

1.一种控制装置一体型旋转机械，其特征在于，由泵和风机等旋转机械、以及与该旋转机械配置成一个整体的控制装置构成，该控制装置具有：

变换器，用于驱动上述旋转机械；

存储器，用于存储该变换器的控制程序和上述旋转机械的运转控制程序；

CPU，用于根据该存储器的程序来进行动作；

输出输入部，用于连接布置在上述旋转机械的各个部位上的传感器和开关等；

一个或多个串行端口，用于与上述CPU进行连接；以及

改写装置，用于改写上述存储器的存储内容。

2.如权利要求1所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：在上述存储器内存储了上述变换器的控制程序，以及与上述旋转机械的运转控制有关的程序；

3.如权利要求1所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：上述存储器是快闪存储器。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：利用多台上述控制装置一体型旋转机械，对各机械的串行端口互相进行连接，这样，能进行增加减少运转，交互运转以及故障时的切换等互相协调运转。

5.如权利要求1～4中的任一项所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：包括上述控制单元的存储器和CPU在内的电子线路部分用树脂进行模压封装。

6.一种控制装置一体型旋转机械，其特征在于由：泵和风机等旋转机械、以及与该旋转机械配制成一个整体的控制装置构成，

该控制装置具有：变换器，用于驱动上述旋转机械；

存储器，其中具有多个控制程序；

CPU，用于按照该存储器的程序来进行动作；

输出输入单元，用于和设置在上述控制装置外部的传感器和开关进行连接；

一个或多个串行端口，用于和上述CPU进行连接；以及

切换装置，用于由外部切换从上述多个控制程序内使用的控制程序，

在上述存储器内存储了上述变换器的控制程序以及与上述旋转机械的运转控制有关的程序；

7.一种控制装置一体型旋转机械，其特征在于：利用多台上述权利要求6所述的控制装置一体型旋转机械，对各机械的串行端口互相进行连接，这样，能进行增加减少运转，交互运转以及故障时切换等互相协调运转。

8.如权利要求6或7中的任一项所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：包括上述控制单元的存储器和CPU在内的电子线路部分用树脂进行模压封装。

9.一种控制装置一体型旋转机械，其特征在于，其由泵和风机等旋转机械、以及与该旋转机械配置成一个整体的控制装置构成，

该控制装置具有：变换器，用于驱动上述旋转机械；

存储器，其中具有多个控制程序；

控制电路，包括用于按照该存储器的程序来进行动作的CPU，

将变换部安装到电路基板上，该变换部由电力用功率器件、用于驱动该功率器件的驱动电路、包括用于控制该驱动电路的CPU在内的控制电路以及接口电路构成，对已装有上述电路元件的基板进行模压树脂封装使其成为一个整体，仅把输出入线和接口端子引出到模压封装的树脂体的外侧。

10.如权利要求9所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：上述模压封装的树脂体具有对上述变换器的动作状态进行监控、以对其进行保护的保护电路。

11.如权利要求9或10所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：上述模压封装树脂体还具有由整流器构成的换流单元和防止浪涌电流的电路。

12.如权利要求9或10所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：把由整流器和防止浪涌电流的电路构成的换流单元安装到电路基板上，对安装有上述电路元件的基板进行模压树脂封装，使其形成一个整体，仅把输出输入线引出到上述模压封装的树脂体的外侧。

13.如权利要求9至11的任一项所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于，把由整流器和防止浪涌电流的电路构成的换流单元安装到电路基板上，对安装有上述电路元件的基板进行模压树脂封装，使其形成一个整体，在仅把输出输入线引出到上述模压封装的树脂体的外侧的换流单元和上述变换部之间连接电容器。

14.如权利要求9至13中的任一项所述的控制装置一体型旋转机械，其特征在于：上述控制电路具有电可写存储器，存储在该存储器内的程序，是可通过上述接口电路，从上述树模压树脂体的外侧进行改写的。

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