專利名稱：控制裝置一體型旋轉機械及變換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及與控制裝置一體型的旋轉機械，尤其涉及把泵和風機等旋轉機械以及對該旋轉機械的旋轉速度進行控制的變換(イソバ-タ)裝置等各種運轉控制裝置布置成一個整體的控制裝置一體型旋轉機械。
背景技術：
在泵和風機等旋轉機械中利用把商用交流電源的頻率和電壓變換裝置成任意的頻率和電壓的變換裝置，來使泵和風機等旋轉機械能變速運轉。這種方法已被廣泛采用。變換裝置能任意改變對泵和風機進行驅動的馬達的旋轉速度，所以，能使泵和風機等按照與負荷相適應的最佳轉速進行運轉，因此，與按額定速度進行運轉時相比較，能節(jié)省能源。
并且，在各種給水裝置等中，在泵的排出側安裝壓力傳感器，為使被檢測出的壓力信號達到與壓力設定值相一致，從PI(壓力指示)控制部向變換裝置輸送轉帶信號，這樣對泵的轉速進行控制，把泵的排出壓力控制到一定值。這種排出壓力一定的控制運轉是人們已知的。進一步根據(jù)流量傳感器或轉速依次適當改變泵排出目標壓力，把末端的用戶處的供給水壓控制到一定值，這種估計末端壓力一定的控制運轉也是人們已知的。
再者，在空調機等內，在風機排出側安裝溫度傳感器，從PI控制部用變換器來控制風機的轉速，以便風機送風的空氣溫度和預定的溫度設定值相一致，這種溫度一定的控制運轉也是人們已知的。
但是，具有這種變換器(インバ-タ)的變速泵或變速風機，在被安裝到給水裝置或空調機內的情況下，需要各種不同的運轉控制。例如用于給水裝置時根據(jù)從離開泵的位置上的控制站來的運轉·停止指令，來進行可變速泵的起動停止控制。并且也需要顯示出這些運轉狀態(tài)。再者，在使排出壓力保持一定的自動運轉的情況下，必須把位于泵排出口的壓力傳感器的信號送入到給水裝置內的控制裝置內，對轉數(shù)進行變速控制，使排出壓力保持一定。另外，在作為泵的負荷的給水量極少的情況下，因為泵在斷流狀態(tài)下運轉，所以，把水儲存到位于泵的排出口側的壓力罐內，使泵停止等運轉控制也是需要的。
因此，具有變換器的變速泵也被裝入到給水裝置內使用時，給水裝置需要運轉控制裝置，在該運轉控制裝置中一般采用CPU和存儲器。
然而，例如，采用變速泵的給水裝置的運轉控制規(guī)格，因其安裝現(xiàn)場情況不同而千差萬別，所以，對給水裝置進行運轉控制的存儲器的存儲內容，必須分別根據(jù)各安裝現(xiàn)場的設備內容來進行設定。因此，分別需要用于對變換裝置進行控制的CPU和存儲器以及用于對泵進行運轉控制的CPU和存儲器，由于上述情況，很難共用CPU和存儲器。并且，因為這些控制內容對每種泵，以及每個安裝現(xiàn)場的運轉控制條件均各不相同，所以必須分別準備存儲器(ROM等)，使其中的程序分別適合于各種不同的規(guī)格。
再者，在給水裝置等中，例如隨著給水量的增加等，要增加或更改設備，于是必須相應地更改存儲器的內容。在此情況下，由于過去是把控制內容存儲到ROM等中，所以很不容易進行更改。
發(fā)明的公開本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種能降低采用變速泵等的給水裝置等的制造成本，同時在安裝現(xiàn)場容易設定控制程序的所謂控制裝置一體型一體型旋轉機械。
第1例的本發(fā)明控制裝置一體型一體型旋轉機械，其特征在于由泵和風機等旋轉機械、以及與該旋轉機械設置成一個整體的控制裝置構成，該控制裝置具有變換器，用于對上述旋轉機械進行驅動；存儲器，用于存儲該變換器的控制程序和對上述旋轉機械進行運轉控制的程序；CPU，用于按照該存儲器的程序進行動作；輸出入單元，用于和布置在上述各旋轉機械的各單元內的傳感器和開關類進行連接；一個或多個串行端口，用于和上述CPU進行連接；以及改寫裝置，用于對上述存儲器的存儲內容進行改寫。
其特征在還在于在上述存儲器內存儲了上述變換器的控制程序以及與上述旋轉機械的運轉控制有關的程序。
其特征還在于上述存儲器是快閃存儲器。
其特征還在于由于利用多臺上述控制裝置一體型旋轉機械，使各機械的串行端口互相連接，所以能進行設備的增加減少運轉、交替運轉、故障時切換等互相協(xié)調運轉。
其特征還在于包括上述控制單元的存儲器和CPU在內的電子線路部分利用樹脂進行模壓封裝。
若采用上述例的本發(fā)明控制裝置一體型旋轉機械，則具有根據(jù)從串行端口輸入的信號等來改寫存儲器的存儲內容的裝置，所以，變換器的控制程序以及進行旋轉機械起?？刂频鹊倪\轉程序均能寫入到存儲器內。這樣一來，過去需要兩套存儲器和CPU，而現(xiàn)在只需要一套即可，能夠降低設備制造成本。
再者，由于具有能改寫存儲器的裝置，所以，能夠在安裝現(xiàn)場更改成適合于其旋轉機械的運轉狀態(tài)的控制程序，作為硬件只準備一套，利用軟件能使給水裝置適應于千差萬別的運轉狀態(tài)。這樣一來，硬件能大量生產，能降低制造成本，同時，在旋轉機械的用戶方面，例如，給水裝置根據(jù)水需要量的變化，在增設泵時也能很容易地采取相應措施。大大提高了系統(tǒng)的零活性。
第2例的本發(fā)明控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于控制裝置一體型旋轉機械由泵和風機等旋轉機械以及與該旋轉機械安裝成一個整體的控制裝置構成，該控制裝置具有變換器，用于對上述旋轉機械進行驅動；存儲器，其中具有多個控制程序；CPU，用于根據(jù)該存儲器的程序進行動作；輸出入單元，用于和布置在上述控制裝置外部的傳感器和開關類進行連接；一個或多個串行端口，用于和上述CPU進行連接；以及切換裝置，用于由外部從上述多個控制程序中切換出使用的控制程序。
其特征還在于在上述存儲器內存儲了上述變換器的控制程序以及與上述旋轉機械的運轉控制有關的程序。
其特征還在于由于利用多臺上述控制裝置一體型旋轉機械，使各機械的串行端口互相連接，所以能進行增加減少運轉、交替運轉、故障時切換等互相協(xié)調運轉。
其特征還在于包括上述控制單元的存儲器和CPU在內的電子線路部分利用樹脂進行模壓封裝。
若采用上述本發(fā)明的控制裝置一體型旋轉機械，則因為具有這樣一種程序切換裝置，即從存儲器內所存儲的多個控制程序中選擇出使用的控制程序，使CPU按照該被選擇的程序進行工作，所以，能夠選擇出對泵的機型或安裝現(xiàn)場的運轉條件最為適合的控制程序。因此，預先大量生產制造具有多個控制程序的泵控制裝置，可以在安裝現(xiàn)場進行選擇設定，以便使用其中所需要的控制程序。也就是說，作為硬件只準備一套，利用軟件能使給水裝置適應于千差萬別的運轉狀態(tài)。這樣一來，硬件能大量生產，能降低其制造成本，同時，在旋轉機械的用戶方面，在現(xiàn)場可以將其調整成多品種小批量生產的規(guī)格。并且，例如，給水裝置根據(jù)水需要量的變化，在增設泵時也能很容易地采取相應措施。大大提高了系統(tǒng)的零活性。
第3例的本發(fā)明的變換裝置，其特征在于把由電力用大功率器件、驅動該大功率器件的驅動電路、包括控制該驅動電路的CPU在內的控制電路、以及由接口電路構成的所謂變換部安裝在電路基板上，對已安裝上述電路元件的基板進行一體型樹脂模壓封裝，僅把輸出入線和接口端子從模壓封裝的樹脂體中引出。
其特征還在于上述模壓封裝的樹脂體包括對上述變換器動作狀態(tài)進行監(jiān)視并對其進行保護的保護電路在內。
其特征還在于上述模壓封裝的樹脂體還包括由整流器構成的換流單元和涌流防止電路在內。
其特征還在于把由整流器和涌流防止電路構成的換流單元安裝在電路基板上，對已安裝上述電路元件的基板進行一體型模壓樹脂封裝，僅把輸出入線從上述模壓封裝的樹脂體中引出到外側。
其特征還在于把上述的由變換部構成的樹脂封裝組件(模塊)和上述的由換流器構成的樹脂封裝組件(模塊)組合在一起，在上述換流器單元和上述變換器單元之間連接電容器。
其特征還在于上述控制電路具有電可寫存儲器，存儲在該存儲器內的程序是通過上述接口電路從上述模壓樹脂體的外側可改寫的。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明的第1形態(tài)的控制裝置方框圖。
圖2是用于可寫快閃存儲器的硬件構成說明圖。
圖3是用于可寫快閃存儲器的流程圖。
圖4是本發(fā)明第2形態(tài)的控制裝置的方框圖。
圖5是表示采用軟件開關的控制程序的切換例的流程圖。
圖6是表示本發(fā)明控制裝置一體型旋轉機械使用例的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明控制裝置一體型旋轉機械使用例的說明圖。
圖8是本發(fā)明第3形態(tài)的變換裝置電路圖。
圖9是本發(fā)明的另一實施例的變換裝置電路圖。
圖10是本發(fā)明的另一實施例的變換裝置電路圖。
圖11是本發(fā)明的另一實施例的變換裝置電路圖。
圖12是采用一套換流器單元和電容器及多套變換器單元而構成的變換裝置的說明圖。
圖13是讓換流器單元具有控制電源電路的變換裝置電路圖。
圖14是采用一套換流單元和電容器及多套變換部而構成的變換裝置的說明圖。
圖15是變換裝置的外觀圖。
圖16是采用一套換流單元和電容器及多套變換部而構成的變換裝置的接線圖。
本發(fā)明的最佳實施例圖1是表示本發(fā)明第1形態(tài)的控制裝置一體型旋轉機械的控制裝置部分的構成的方框圖。在該控制裝置10內裝有變換裝置20。變換裝置20具有
二極管橋接電路22，這是對控制裝置三相交流工業(yè)電源輸入21進行整流的換流單元；電容器23，用于存儲經過該三極管橋接電路進行整流后的直流功率，同時對其進行濾波；以及功率器件單元24，這是用于把電容器內存儲的直流功率變換成任意的頻率和電壓的交流功率的變換部。
變換裝置20的功率器件24由功率MOS、IGBT等功率器件構成，通過其開關即可形成任意的電壓和頻率的交流功率輸出。該功率器件的開關，例如通過脈沖寬度調制而進行。脈沖寬度調制是利用可寫存儲器11的變換控制單元的程序11A通過CPU12和驅動電路13來進行的。
在控制裝置10內具有可寫存儲器11，其中存有變換控制程序11A和運轉控制程序11B；以及CPU12，用于根據(jù)這些存儲器內所存儲的程序來進行運算控制動作。在此，本實施例中存儲器11采用快閃(快擦除)存儲器。在控制裝置10內還具有串行端口14，在結構上能夠從外部通過通信線路把信號送入到CPU12內。并且，串行端口14與外部接口電路15相連接，外部接口電路15，例如若是給水裝置，則與用于檢測泵排出壓力的壓力傳感器等相連接，并輸入該信號。并且，外部接口電路15具有泵自動運轉和手動運轉的切換信號、用于檢測各種異常的傳感器的輸入信號、以及各種報警顯示等輸出信號端子。輔助電源16用于為使CPU12和串行端口14等進行動作而供給5伏左右的直流電功率，利用DC-DC換流器等從電容器23內所形成的直流電壓生成所需的低電壓。
這樣，因為控制裝置10在內部裝有變換器的控制程序和給水裝置的運轉控制程序，所以，用一臺控制裝置10能進行這兩種控制。進一步把2臺具有控制裝置10的變速泵并聯(lián)地連接到流入管和排出管上，用通信線路把相互的串行端口連接起來。這樣一來，當一臺泵運轉使容量不足時能增加第2臺泵；當2臺泵運轉使容量過大時能減少1臺泵。這種增加減少運轉可利用單側的控制裝置10的運轉程序來進行控制。同樣，當一臺泵因水量小等原因而停機時，然后，另一臺泵就起動，即能夠進行交互動作，或者是，當一臺泵因發(fā)生故障等原因而停機時，而另一臺泵因收到故障信號就自動地起動，即也能夠進行故障切換動作。另外，采用該串行端口的通信也能以無線方式進行。
圖2表示用于可寫快閃存儲器的硬件構成例。例如，通過通信電纜19把個人計算機(微機)18連接到安裝在現(xiàn)場的具有控制裝置10的變速泵13上。例如利用RS232C等通信規(guī)格的電纜在個人計算機18和控制裝置10之間進行連接。通信電纜19連接到控制裝置10的串行端口14上。個人計算機18，和對各種規(guī)格的變換控制程序進行存儲時一樣，對各種規(guī)格的給水裝置的控制程序等預先進行存儲，從其中選擇出與安裝現(xiàn)場的設備構成等相適應的最佳程序，將其內容寫入到控制裝置10的快閃存儲器11內。
圖3表示對快閃存儲器進行改寫的流程圖。最初對快閃存儲器寫入模式進行起動。這是在復位狀態(tài)下把直流12V加到CPU的電源端子上，對復位進行解除。然后，對RAM傳送(轉移)程序進行起動。然后對寫入/擦去程序進行傳送處理。這是把寫入/擦除程序傳送到CPU的內裝RAM或外裝RAM中，進行起動。然后對快閃存儲器進行擦除處理。這是對快閃存儲器按每個塊區(qū)進行擦除或者全區(qū)一起擦除。然后對應用程序進行傳送處理。這是把由上述個人計算機預先準備的內容的程序傳送到已擦除了應用程序的快閃存儲器的塊區(qū)內。然后，對應用程序進行起動處理。這是把CPU電源端子所加的12V電壓去掉，進行復位起動，使應用程序起動。
以上以快閃存儲器為例對可寫存儲器進行了說明，但并非僅限于快閃存儲器，同樣也可以采用E2PROM等電可寫存儲器。另外，上述實施例對CPU和電可寫存儲器相組合的例子進行了說明。但是，也可以預先把存儲器裝入能夠插拔的插座內，準備好對應程序內容改變的存儲器，對該存儲器進行更換。
根據(jù)以上說明，若采用本發(fā)明，則因為通過串行端口能夠改寫變換器的控制程序和旋轉機械的運轉控制程序，所以，能夠提供這樣的旋轉機械，即利用相同的硬件構成，可以進行與千差萬別的安裝現(xiàn)場相適應的各種運轉控制。這樣一來，因為硬件可以是相同的結構成，所以能大量生產，能降低其制造成本。并且，因為軟件能在各安裝現(xiàn)場寫入到控制裝置內，所以，能制成這樣的旋轉機械，即能夠進行與安裝現(xiàn)場設備構成相適應的最佳運轉控制。并且，在設備安裝后，也能在增加設備時很容易地在安裝現(xiàn)場更改該運轉程序。這樣，能夠提供一種對用戶方面來說靈活性很強的旋轉機械。
圖4是表示本發(fā)明第2形態(tài)的控制裝置一體型旋轉機械的控制裝置部分的構成的方框圖。在該旋轉機械10內安裝變換裝置20，這和第1形態(tài)相同。
變換裝置20具有二極管橋接電路22，這是對三相交流工業(yè)用電源輸入21進行整流的換流單元(コンバ-タ)電容器23，用于對由該二極管橋接電路進行整流后的直流功率進行存儲，同時進行濾波；以及功率器件24，這是用于把存儲在電容器內的直流功率變換成任意的頻率和電壓的交流功率。
變換裝置20的功率器件24由功率MOS、IGBT等功率器件構成，通過其開關，能夠形成任意的電壓和頻率的交流功率輸出。該功率器件的開關例如可通過脈沖寬度調制來進行。脈沖寬度調制，利用存儲器11的變換控制單元的程序通過CPU12和驅動電路13來進行。
控制裝置10具有存儲器11，其中裝有多種變換器控制程序，同樣也裝有多種旋轉控制程序；以及CPU12，用于根據(jù)這些存儲器內所存儲的程序來進行運算控制動作。
另外控制裝置10內還具有串行端口14，在結構上能從外部通過通信線路來把信號送入到CPU12內。采用這種串行端口的通信也可以無線方式來進行。并且，串行端口14被連接到外部接口電路15上，外部接口電路15，例如若是給水裝置，則連接到用于檢測泵排除壓力的壓力傳感器等上，并輸入該信號。外部接口電路15具有泵的自動運轉和手動運轉的切換信號、用于檢測各種異常的傳感器的輸入信號、以及各種報警顯示等輸出信號端子。輔助電源16用于為使CPU12和串行端口14等動作而供給5V左右的直流電，利用DC-DC換流器等從電容器23中所形成的直流電壓中生成所需的低電壓。
存儲器11由只讀存儲器(ROM)或電可寫只讀存儲器(E2PROM)構成，其中存儲各種變換器的控制程序和泵的運轉控制程序11a、11b、11c、……11j。并且，也可以把存儲器11和CPU12制作在同一塊半導體芯片上，裝在存儲器11內的各種程序可根據(jù)泵的機型或運轉條件來任意選擇使用。在本實施例中，采用了根據(jù)通過串行端口14而輸入的信號來進行軟件切換的軟件開關，但也可以把硬件開關連接到存儲器11上，以此進行切換。
在本實施例中，在壓力恒定控制中或估計末端壓力一定的控制中，選擇了有小水量停機的程序。
圖5表示用軟件開關來選擇各種控制程序的例子。例如用軟件開關1，能根據(jù)設定值來切換壓力恒定控制(設定值=1)、估計末端壓力恒定控制(設定值=2)、流量恒定控制(設定值=3)、溫度恒定控制(設定值=4)、水位恒定控制(設定值=5)等。同樣，利用軟件開關2，能選擇出有無小水量停機運轉；利用軟件開關3能對單獨(1臺)運轉和協(xié)調運轉(多臺運轉)進行切換。
圖6是表示上述第1或第2形態(tài)的控制裝置的適用例的圖，是用于給水裝置的例子。該給水裝置30采用了由變換驅動的變速泵31，內部裝有變換器的控制裝置10被固定連接成一個整體。控制裝置10被裝在密閉結構的箱體內，該箱體設置在泵31的機殼(ケ-シン少)內，尤其是裝有CPU、存儲器等的電路基板用模壓樹脂進行封裝，這樣能使其結構緊湊，同時能防止因結露等而造成電子元件工作故障。
變速泵31，其吸入側通過流入管32，例如連接到無圖示的自來水總管上。并且，變速泵31的排出側通過流量開關(フロ-スィツチ)34、止回閥35、閘門閥37等用管道進行連接，以便向住宅等末端用戶供應自來水。而且，流量開關34用于檢測小水量，止回(チェツキ)閥35是防止倒流的閥，它用于在泵停機時防止水從排出側向流入側倒流。
在排出管33上連接蓄壓罐36，其目的是當用流量開關34檢測出小流量時，通過在該罐內進行蓄壓而使變速泵停止運轉，防止泵斷流運轉。另外，在排出管33上備有用于檢測該水壓的壓力傳感器38，該輸出信號通過外部接口而輸入到控制裝置10內。排出壓力的設定值或末端的用戶的供給水壓的設定值，通過串行端口而被輸入到控制裝置10內。利用控制裝置10來對變速泵31的轉速進行控制，以便達到該目標壓力。并且，各種報警被輸入到控制裝置10內，這是因為，變速泵內備有溫度計，當變速泵的溫度上升到異常狀態(tài)時，立即使泵停止運轉，并發(fā)出報警，與監(jiān)視站取得聯(lián)系。
另外，具有控制裝置10的變速泵31，用2臺并聯(lián)地連接到流入管32和排出管33上，用通信線路來連接相互的串行端口，選擇出2臺并聯(lián)運轉(協(xié)調運轉)的程序。這樣一來，當用1臺泵容量不夠時，可增加第2臺泵；當用2臺泵容量過大時，去掉一臺。這種增加減少運轉，利用單側的控制裝置10的運轉程序來進行控制。同樣，當一臺泵因水量小等原因而停機時，下次起動另一臺泵，進行交互動作；當一臺泵因發(fā)生故障等而停機時，另一臺泵收到故障信號后自動進行起動，這種故障切換動作也能進行。而且，采用該串行端口的通信也能用無線方式進行。
圖7是表示上述控制裝置的其他使用例的圖，是用于空調機的例子?？照{機40具有變速風機41，該風機由控制裝置10進行控制。風機41連接在流入風管4和排出風管43上，用于向作為排風側的無圖示的室內側供應例如被冷卻或加熱的空氣。例如，為了使室內保持一定溫度，在風機41的排風側具有溫度傳感器44，對排風管43內的空氣溫度進行測量。預先通過外部接口15向控制裝置10內輸入溫度設定值，使該溫度設定值與實際測出的溫度傳感器44的檢測溫度進行比較，對風機41的轉速進行控制，使該溫度達到一定。
轉速的控制利用存儲器11的被選擇的運轉控制程序來進行，通過PI控制來調整轉速，使溫度設定值和檢測溫度值的差達到零。在此，由運轉控制單元的程序來求出轉速，由變換控制單元的程序來求出與該轉速相對應的脈沖寬度，并輸出脈沖寬度調制信號。脈沖寬度調制信號通過驅動電路13來使各功率器件24進行通斷，向馬達供應所需頻率和電壓的交流功率。
再者，也可以配備這樣的程序在風機41內備有例如溫度傳感器(無圖示)，當風機異常而發(fā)熱時，通過外部接口15取得該溫度傳感器的輸出，使風機停止運轉，或者向外部進行報警輸出。該程序也可預先在存儲器內準備好，供選用，或者重新寫入。
以上以變速泵和變速風機為例對控制裝置的控制對象進行了說明，但本發(fā)明的應用并非僅限于這些，而是能夠廣泛應用于由變換器進行旋轉控制的旋轉機械、以及對這些旋轉機械進行運轉控制的控制裝置。
如上所述，在這種控制裝置中所采用的變換裝置，其構成部分一般包括換流單元，其結構由二極管組件等整流電路構成，用于對工業(yè)用交流電源等交流功率進行整流；電容單元，用于對已整流的交流功率進行濾波，同時將其作為直流功率進行存儲；以及變換部，用于把存儲在電容器單元內的直流功率變換換成為規(guī)定頻率和電壓的交流功率。
在換流單元中一般備有由防止涌流用的電阻或磁性開關以及晶體閘流管等構成的涌流防止電路。并且，變換部包括功率晶體管、IGBT等電力用功率元件、對該功率元件進行驅動的驅動電路、向該驅動電路內輸出電力用功率器件的開關信號的CPU和存儲器等所構成的控制電路、例如用于把+5V等直流電源供給到該控制電路內的控制電源電路、以及對電力用功率器件等進行保護以防止過電壓或過電流等的保護電路。
這些構成變換器的各種電路元件通常被安裝在一塊電路板上，具有端子板，輸入側連接到工業(yè)用交流電源上，輸出側連接到對泵或風機等進行驅動的馬達的電源輸入線上。構成控制電路的CPU和存儲器等為便于維修而在電路板上備有其插座，能夠進行更換。并且，裝有這些電路元件的電路基板一般裝入機架內，在機架內備有散熱片、風機等，對發(fā)熱量大的電力用功率器件等進行冷卻。
并且，一般，在機架上備有操作顯示器，能夠顯示工作頻率和各種報警等。而且還備有向機架外部連接的接口電路，能夠從外部輸出變換器的操作信號、或者由保護電路檢測出異常狀態(tài)時的報警信號等。這種過去的變換裝置是把上述各種電路元件買來后布置在電路板上，用各種連接器等來對其進行布線連接。
以下參照附圖，詳細說明本發(fā)明第3實施例的變換裝置。
圖8是本發(fā)明第1實施例的變換裝置的電路圖。變換裝置50A，其構成部分具有換流單元22，它由二極管組件構成，把整流器連接成橋式電路，用于對工業(yè)用3相交流電源輸入進行整流；以及電容器23，用于對整流后的電力進行濾波，同時將其作為直流電源進行存儲；以及變換部51A，用于把存儲在電容器內的直流電源變換換成任意的頻率、電壓。
在該第1實施例中，變換部51A被模壓樹脂封裝成一個整體，制成模塊。也就是說，把由IGBT、功率晶體管等構成的電力用功率器件單元24、用于驅動功率器件的驅動電路52、包括CPU在內的控制電路53、用于向控制電路內供應+5V等電源的控制電源電路54、以及控制電路5和外部信號線的接口電路55等電路部分均安裝在一塊電路板上，用模壓樹脂進行封裝，從而形成一體型，制成一個模塊。引向馬達的輸出線以及與電容器、換流單元的連接線均直接從模壓樹脂體中引出。并且，接口電路的連接端子布置在模壓樹脂體的外側，各個端子連接到模壓樹脂體內的控制電路部分上。
圖9表示包括保護電路部分在內把變換部制成模塊的變換裝置50B的例子。保護電路57把電流檢測用的電阻58插入到電容器單元23和變換部51B之間，從該電阻中檢測出過電流，同時把電阻59與直流部分并聯(lián)連接，從該電阻上取出分電壓，檢測出過電壓。并且，如果檢測出過電流或過電壓，那么就把檢測信號送入到包括CPU在內的控制電路53內，進行保護動作，使變換器停止運轉等。
圖10表示進一步把換流單元22和涌流防止電路60包括在內進行一體型樹脂模壓，制成模塊的變換裝置50C的例子，換流單元22如上所述把整流器(二極管)連接成橋式電路，對工業(yè)用交流電源輸入進行全波整流，以此來生成直流功率。浪涌電流防止電路60是為了保護各種電路部分，防止在泵等負荷設備起動等時過大的浪涌電流侵入所用的保護電路，防止浪流用的電阻和閘流晶體管等旁通電路并聯(lián)地被插入。對這些部分進行一體型模壓，使電容器23除外的全部電路部分都被模壓封裝到樹脂體內，制成一個模塊。
圖15表示該實施例的外觀形狀。模壓樹脂體R設置有與馬達相連接的輸出線的引出口61R、61S、61T，以及與工業(yè)用交流電源相連接的輸入線的引出口62R、62S、62T。同樣，還設有與電容器23相連接的連接線的引出口63+、63-。另外，接口基板65布置在模壓樹脂體R的外部，接口端子口66能連接到外部信號線上。該接口端子口66的各連接線被連接到封裝在樹脂體R內的控制電路的CPU部分等上。
所以，包括CPU在內的電路部分被封裝在模壓樹脂體內，所以，能防止結露，保證正常工作。這樣一來，就像該變換裝置直接安裝到泵的機殼部分內時一樣，即使有溫差，也很容易安裝，不必采取特殊的防露措施。因此，能降低設備成本，而且能使變換裝置小型化。
圖11是僅僅把換流部分22從變換部中分離出來，安裝在另外的電路板上而且實現(xiàn)了模壓一體型的變換裝置50D。也就是說，二極管組件部分22和浪涌電流防止電路部分60被封裝在模壓樹脂體R內。并且，引出了與工業(yè)用交流電源相連接的引出口62R、62S、62T、以及與變換部的連接口64+、64-。
圖12表示利用一套模壓樹脂封裝的換流單元組件22A和電容器23、以及多套變換部組件來驅動多臺馬達M的例子。在此，變換部組件采用圖8或圖9所示的組件51A或51B。換流單元組件采用圖4所示的組件22A。圖16用模式表示該接線狀態(tài)。這樣，利用一套換流單元22A和數(shù)量與馬達臺數(shù)相等的變換部51A、51B即可，能夠省掉重復的電路部分，能夠降低制造成本，減小設備體積。
圖13表示在換流單元組件22B中包括了控制電源電路在內的變換裝置50E的例子。控制電源電路54是從電容器23內所存儲的直流電壓，向CPU等控制電路供應+5V等直流電壓的電路。在多臺變換部組件51B中，不一定需要對每一臺都設置控制電源電路54。因此，在變換部組件51B中沒有控制電源電路54，在變換部組件22B中有控制電源電路54。并且，由于在換流單元內包括控制電源電路54在內，能夠用一個控制電源電路來向多個變換部組件51B供應控制電源，能進一步降低制造成本。
圖14是具有單個控制電源電路的換流單元組件22B和電容器23與多個變換部組件51B相組合的例子。多個變換部組件51B的控制電路從單個換流單元組件22B的控制電源電路54得到電源供給而進行工作。
并且，對變換部進行控制的CPU，其中安裝了例如快閃存儲器等電可寫存儲器，所以，即使對控制電路部分進行模壓樹脂封裝的組件，也能通過接口電路來改寫其控制程序。這樣一來，能夠很容易地適應于小批量多品種的泵系統(tǒng)等用途。
也就是說，即使在現(xiàn)場安裝了變換裝置之后，也能通過接口電路來更改程序內容，因此，能夠使泵等在運轉時的工作特性適合于安裝現(xiàn)場的狀況。并且，在試驗后必須更改程序內容的情況下也能通過接口電路很容易地進行改寫。所以，能夠在安裝現(xiàn)場立即進行必要的更改。并且，在由于設備增加等而需要更改變換器工作特性的情況下，也很容易適應，能夠制成靈活性非常強的變換裝置。
如上所述，本發(fā)明的第3實施例，把變換裝置劃分成換流單元和變換部等，進行模壓樹脂封裝制成一個整體，所以能使變換裝置模塊化。這樣一來，能大幅度減少變換裝置的裝配和布線工時，降低制造成本。并且，變換裝置整體能減小體積，同時由于過去需要的封裝外殼數(shù)量現(xiàn)已減少，所以，能降低制造成本。另外因為不需要再對控制電路部分等采取防止結露措施，所以，例如在泵外殼等有溫差的地方，也能直接安裝本發(fā)明的變換裝置，能制成使用極為方便的變換裝置。
再者，在利用多臺馬達來驅動多臺泵或風機等的系統(tǒng)中，通過采用換流單元和多套變換部，能大幅度減少零件數(shù)量，能使整個系統(tǒng)降低制造成本和減小體積。另外，通過在換流單元內設置控制電源電路，而用多個變換部組件來驅動多臺馬達時，也能從公用的一個控制電源電路來向各變換部的控制電路供應電源。這樣，能進一步降低制造成本。
再者，由于利用快閃存儲器等電可寫存儲器來作為存儲控制電路程序的存儲器，即使在對控制電路部分進行模壓樹脂封裝后，也能改寫程序，即使在變換裝置被制成后，或者將其安裝到現(xiàn)場之后，也能增加和更改程序。
另外，也可以預先存儲多個程序內容，根據(jù)需要，通過接口電路來進行選。因此，很容易適應小批量多品種的系統(tǒng)，另一方面，因為硬件能大量生產，所以能降低成本。
工業(yè)應用的可能性本發(fā)明的控制裝置一體型旋轉機械是把控制裝置與泵和風機等旋轉機械制作成一個整體的設備。所以，能夠廣泛應用于可用變換裝置來控制速度的泵和風機等旋轉機械。該泵和風機能用于變速給水裝置和空調機等。
權利要求
1．一種控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于由泵和風機等旋轉機械、以及與該旋轉機械配置成一個整體的控制裝置構成，該控制裝置具有變換器，用于驅動上述旋轉機械；存儲器，用于存儲該變換器的控制程序和上述旋轉機械的運轉控制程序；CPU，用于根據(jù)該存儲器的程序來進行動作；輸出輸入部，用于連接布置在上述旋轉機械的各個部位上的傳感器和開關等；一個或多個串行端口，用于與上述CPU進行連接；以及改寫裝置，用于改寫上述存儲器的存儲內容。
2．如權利要求1所述的控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于在上述存儲器內存儲了上述變換器的控制程序，以及與上述旋轉機械的運轉控制有關的程序；
3．如權利要求1所述的控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于上述存儲器是快閃存儲器。
4．一種控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于利用多臺上述權利要求1～3所述的控制裝置一體型旋轉機械，對各機械的串行端口互相進行連接，這樣，能進行增加減少運轉，交互運轉以及故障時切換等互相協(xié)調運轉。
5．如權利要求1～4中的任一項所述的控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于包括上述控制單元的存儲器和CPU在內的電子線路部分用樹脂進行模壓封裝。
6．一種控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于由泵和風機等旋轉機械、以及與該旋轉機械配制成一個整體的控制裝置構成，該控制裝置具有變換器，用于驅動上述旋轉機械；存儲器，其中具有多個控制程序；CPU，用于按照該存儲器的程序來進行動作；輸出輸入單元，用于和設置在上述控制裝置外部的傳感器和開關進行連接；一個或多個串行端口，用于和上述CPU進行連接；以及切換裝置，用于由外部切換從上述多個控制程序內使用的控制程序。
7．如權利要求6所述的控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于在上述存儲器內存儲了上述變換器的控制程序以及與上述旋轉機械的運轉控制有關的程序；
8．一種控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于利用多臺上述權利要求6或7所述的控制裝置一體型旋轉機械，對各機械的串行端口互相進行連接，這樣，能進行增加減少運轉，交互運轉以及故障時切換等互相協(xié)調運轉。
9．如權利要求6～8中的任一項所述的控制裝置一體型旋轉機械，其特征在于包括上述控制單元的存儲器和CPU在內的電子線路部分用樹脂進行模壓封裝。
10．一種變換裝置，其特征在于把變換部安裝到電路基板上，該變換部由電力用功率器件、用于驅動該功率器件的驅動電路、包括用于控制該驅動電路的CPU在內的控制電路以及接口電路構成，對已裝有上述電路元件的基板進行模壓樹脂封裝使其成為一個整體，僅把輸出入線和接口端子引出到模壓封裝的樹脂體的外側。
11．如權利要求10所述的變換裝置，其特征在于上述模壓封裝的樹脂體具有對上述變換器的動作狀態(tài)進行監(jiān)控、以對其進行保護的保護電路。
12．如權利要求10或11所述的變換裝置，其特征在于上述模壓封裝樹脂體還具有由整流器構成的換流單元和防止浪涌電流的電路。
13．一種變換裝置，其特征在于把由整流器和防止浪涌電流的電路構成的換流單元安裝到電路基板上，對安裝有上述電路元件的基板進行模壓樹脂封裝，使其形成一個整體，僅把輸出輸入線引出到上述模壓封裝的樹脂體的外側。
14．一種變換裝置，其特征在于由權利要求10至12所述的變換部構成的樹脂封裝組件、以及由上述權利要求13所述的換流單元構成的樹脂封裝組件互相進行組合，把電容器連接到上述換流單元和上述變換部之間。
15．如權利要求10至14中的任一項所述的變換裝置，其特征在于上述控制電路具有電可寫存儲器，存儲在該存儲器內的程序，是可通過上述接口電路，從上述樹模壓樹脂體的外側進行改寫的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能降低可變速泵及風機等的制造成本,同時在安裝現(xiàn)場容易設定控制程序的控制裝置一體型旋轉機械,及適用于其中的變換裝置,其由泵和風機等旋轉機械、以及與該旋轉機械配置成一個整體的控制裝置(10)構成,該控制裝置(10)具有:驅動旋轉機械的變換器(20);存儲器(11),其存儲變換器的控制程序(11A)和旋轉機械的運轉控制程序(11B);根據(jù)該存儲器的程序進行動作的CPU(12);輸出輸入部(15),連接布置在旋轉機械的各部上的傳感器和開關等;一個或多個串行端口(14),與CPU進行連接;及改寫裝置,改寫上述存儲器的存儲內容;并且,存儲器(11)有多個控制程序;其還具有將使用的控制程序由外部進行切換的切換裝置;變換裝置,對裝有電路元件的基板進行模壓樹脂封裝使其成為一個整體,僅把輸出入線和接口端子引出到模壓封裝的樹脂體的外側。
文檔編號H02K11/04GK1235709SQ97199342
公開日1999年11月17日 申請日期1997年10月30日 優(yōu)先權日1996年10月31日
發(fā)明者中島薰, 田所康樹 申請人:株式會社荏原制作所, 株式會社荏原電產