駆動制御装置、電気機器及び駆動制御方法
【課題】負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる駆動制御装置、電気機器及び駆動制御方法を提供する。
【解決手段】モータ２０の出力に関する物理量を検出する物理量検出部７１、モータ２０の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部７２、回転数判定部７２での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する閾値選択部７３、検出した物理量及び選択した閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する回転数制御部７４などを備える。
【解決手段】モータ２０の出力に関する物理量を検出する物理量検出部７１、モータ２０の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部７２、回転数判定部７２での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する閾値選択部７３、検出した物理量及び選択した閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する回転数制御部７４などを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置、該駆動制御装置を備える電気機器及び駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境汚染あるいは産業廃棄物の増加などの問題を解決するため、循環型社会の形成が益々重要になってきている。例えば、プラスチックに代表される合成樹脂を用いて成形品又は成形部品を製造する成形工場では、成形時に発生するスプルランナと称される不要部分あるいは成形不良品などを回収して樹脂素材の資源再利用率を向上させることが行われている。
【０００３】
樹脂素材のリサイクルには、回収したスプルランナを粉砕機で所定の大きさの粉砕材にしてリサイクル原資としている。このような粉砕機は、投入ホッパから投入されたスプルランナ（被処理物）を粉砕刃に食い込み易くするため、一例として、まず粗砕刃で粗砕し、粗砕された材料を粉砕刃で所定の粒形状の粉砕材に粉砕している。粗砕刃及び粉砕刃などの回転刃を１つの回転軸に固定した１軸式の粉砕機は、回転軸を駆動する駆動部品が少なく構造もシンプルであるため、工場内リサイクルを目指す多くの事業所で利用されている。
【０００４】
このような粉砕機では、投入される被処理物が多種多用であり、被処理物によっては、異なる大きさの粉砕片に粉砕したい場合がある。そこで、粉砕機の駆動モータの電流を検出し、検出した電流の大小に応じてインバータの周波数を変更し、駆動モータの回転数を変更することにより、所望の大きさの粉砕片に粉砕することができる粉砕機が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７０７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の粉砕機では、投入される被処理物の量も一定とは限らないため、負荷状態が大きく変動する場合がある。このため、粉砕機の駆動モータ、回転刃、回転軸などの駆動系は、最大トルクにかなりの余裕を含んで設計されている。また、粉砕機は、負荷変動を見込んで最大のトルクが常に得られるように定トルク特性で運転されるが、粉砕機の通常の運転では、最大トルク付近で運転されることは極めて少なく常に余裕を有して動作する設計になっている。このため、大容量（大定格）の駆動モータを低い負荷率で運転することになり、十分な省エネ運転になっていないという課題がある。また、このような多品種の負荷を扱う装置は、粉砕機に限らず産業機械に用いられる電気機器にも当てはまり、このような電気機器でも直面する課題である。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる駆動制御装置、該駆動制御装置を備える電気機器及び駆動制御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】
【０００８】
第１発明に係る駆動制御装置は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出する物理量検出部と、前記物理量に対する閾値を記憶する記憶部と、前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、該回転数判定部での判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択する選択部と、前記物理量検出部で検出した物理量及び前記選択部で選択した閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る駆動制御装置は、第１発明において、前記物理量検出部は、前記電動機の出力を検出するようにしてあり、前記選択部は、前記電動機の回転数が基底回転数以上である場合、特定の電力閾値を選択するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した出力及び前記特定の電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る駆動制御装置は、第１発明において、前記物理量検出部は、前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するようにしてあり、前記選択部は、前記電動機の回転数が基底回転数以上でない場合、特定のトルク量閾値を選択するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記特定のトルク量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る駆動制御装置は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出する物理量検出部と、前記特徴量に対する特徴量閾値を算出する閾値算出部と、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る駆動制御装置は、第４発明において、前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、前記閾値算出部は、前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて特徴量閾値を算出するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第６発明に係る駆動制御装置は、第４発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
第７発明に係る駆動制御装置は、第４発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第８発明に係る駆動制御装置は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、前記電動機の出力を検出する物理量検出部と、前記電動機の出力に対する電力閾値を算出する閾値算出部と、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
第９発明に係る駆動制御装置は、第８発明において、前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、前記閾値算出部は、前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて電力閾値を算出するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１７】
第１０発明に係る駆動制御装置は、第８発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
第１１発明に係る駆動制御装置は、第８発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする。
【００１９】
第１２発明に係る駆動制御装置は、第１発明乃至第１１発明のいずれか１つにおいて、交流電源の周波数を前記インバータにより該周波数よりも低い低周波数に変換させ、前記回転体で所要の処理を行って、該回転体による処理の可否を判定する判定部を備えることを特徴とする。
【００２０】
第１３発明に係る駆動制御装置は、第１２発明において、前記物理量検出部で検出したトルクに関連する特徴量を収集して統計値を算出する統計値算出部を備え、前記判定部は、前記統計値算出部で算出した統計値に基づいて前記処理の可否を判定するように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
第１４発明に係る電気機器は、交流電源の周波数を変換するインバータと、該インバータで駆動される電動機と、該電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体と、前述の発明のいずれか１つに係る駆動制御装置とを備え、該駆動制御装置は、前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
第１５発明に係る駆動制御方法は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出するステップと、前記物理量に対する閾値を記憶しておき、前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定するステップと、該判定ステップでの判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択するステップと、検出された物理量及び選択された閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
第１６発明に係る駆動制御方法は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するステップと、前記特徴量に対する特徴量閾値を算出するステップと、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出された特徴量及び算出された特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
第１７発明に係る駆動制御方法は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、前記電動機の出力を検出するステップと、前記電動機の出力に対する電力閾値を算出するステップと、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出された出力及び算出された電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００２５】
第１発明及び第１５発明にあっては、電動機の出力に関する複数の物理量を検出する物理量検出部と、物理量に対する閾値を記憶する記憶部と、電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、回転数判定部での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する選択部と、検出した物理量及び選択した閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する制御部とを備える。電動機の出力に関する物理量は、例えば、電動機（モータ）のトルク、トルク電流、負荷電流又は出力電力（モータの出力）などである。物理量として、電動機のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。基底回転数は、インバータから電動機へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、電動機の極数とによって決定される同期回転数である。電動機の基底回転数とインバータの基底周波数は一義的に決定されるので、回転数判定部で電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定することは、インバータの周波数が基底周波数以上であるか否かを判定することと同義である。
【００２６】
インバータで制御される電動機の出力特性は、基底回転数以下の回転数（基底周波数以下の周波数）では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数（基底周波数以上の周波数）では定出力特性（定出力電力特性）を有する。すなわち、回転数判定部は、電動機が定トルク領域で動作しているのか、定出力領域で動作しているのかを判定する。選択部は、回転数判定部での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する。例えば、電動機の回転数が基底回転数以上であると判定された場合（電動機が定出力領域で動作していると判定された場合）、電動機の出力電力（物理量）に対する電力閾値を選択する。電動機が定出力領域で動作している場合には、電動機の出力電力は一定であるので、特定（一定値）の電力閾値を用いることができる。また、電動機の回転数が基底回転数以上でないと判定された場合（電動機が定トルク領域で動作していると判定された場合）、電動機のトルク（物理量）に対するトルク閾値を選択する。電動機が定トルク領域で動作している場合には、電動機のトルクは一定であるので、特定（一定値）のトルク閾値を用いることができる。
【００２７】
制御部は、検出した物理量及び選択した閾値の大小関係に応じて電気機器の回転軸の回転数を制御する。すなわち、電動機が定出力領域で動作している場合には、物理量として電動機の出力電力（出力）を検出し、検出した出力電力と電力閾値との大小関係に応じて電動機の回転数を制御する。電動機のトルクＴｍは、Ｔｍ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａは電動機の構造によって決定される係数、Ｐｗは電動機の出力電力、Ｖｆは電動機のモータ軸の回転数である。定出力領域で動作している電動機のトルクが負荷状態により変動した場合には、電動機の回転数が変化しないとすると電動機の出力電力が変動することになる。そこで、検出した出力電力（出力）が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので電気機器の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。
【００２８】
一方、電動機が定トルク領域で動作している場合には、物理量として電動機のトルク（又はトルクに関連するトルク電流又は負荷電流など）を検出し、検出したトルクとトルク閾値との大小関係に応じて電気機器の回転軸の回転数を制御する。なお、電気機器の回転軸の回転数を制御することは、インバータの出力電圧の周波数を制御すること、あるいは電動機のモータ軸の回転数を制御することと同義である。
【００２９】
上述のように、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて電気機器の回転軸の回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較するだけで電動機の回転数を負荷に応じて制御することができるので、例えば、インバータが電動機の出力電力だけを出力するような比較的低コストのインバータを用いて電気機器の回転数制御を行うことが可能となる。また、電動機の定出力領域におけるトルク値は回転数に応じて変化するので、検出したトルクと閾値とを比較する場合、電動機の回転数に応じて異なる閾値を用いる必要がある。このため、電動機の回転数制御を行う際には、回転数に応じた閾値を計算する必要があり、計算処理に伴う構成の追加によりコスト高となってしまう。検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較することにより、トルクの閾値の計算が不要となり、コスト低減を図ることができ、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３０】
第２発明にあっては、物理量検出部は、電動機の出力（出力電力）を検出し、電動機の回転数が基底回転数以上である場合（すなわち、電動機が定出力領域で動作している場合）、選択部は、特定（一定値）の電力閾値を選択する。制御部は、検出した出力電力及び特定の電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と特定の電力閾値との大小関係を比較するだけで電動機の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３１】
第３発明にあっては、電動機のトルクに関連する特徴量を検出する。トルクに関連する特徴量とは、トルク、トルク電流又は負荷電流などである。電動機の回転数が基底回転数以上でない場合（すなわち、電動機が定トルク領域で動作している場合）、特定（一定値）のトルク量閾値を選択する。制御部は、検出した特徴量及び特定のトルク量閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機を基底回転数以下の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出したトルクに関連する特徴量（物理量）と特定のトルク閾値との大小関係を比較するだけで電動機の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３２】
第４発明及び第１６発明にあっては、電動機のトルクに関連する特徴量を検出する物理量検出部と、特徴量に対する特徴量閾値を算出する閾値算出部と、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出した特徴量及び特徴量閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する制御部とを備える。トルクに関連する特徴量は、例えば、電動機（モータ）のトルク自身、トルク電流又は負荷電流などである。特徴量として、電動機のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。基底回転数は、インバータから電動機へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、電動機の極数とによって決定される同期回転数である。すなわち、電動機のモータ軸の基底回転数とインバータの周波数は一義的に決定される。
【００３３】
インバータで制御される電動機の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。制御部は、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、定出力領域で動作させた場合、検出したトルクに関連する特徴量及び特徴量閾値（例えば、トルク閾値、トルク電流閾値、負荷電流閾値など）の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。例えば、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より小さい場合、軽負荷であるので回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルク特性を実現し、かつ最大の処理能力を得ることができ、負荷変動に応じてトルクを変更することができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３４】
第５発明にあっては、閾値算出部は、インバータで変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値に基づいて特徴量閾値を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｔｃとは、定トルク領域での一定のトルク閾値である。インバータで変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでの特徴量閾値Ｔｆは、Ｔｆ＝Ｔｃ×基底周波数／Ｆ、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以上の周波数における特徴量閾値は、周波数の増加に伴い減少し、定出力領域での電動機のトルク曲線に沿った閾値を求めることができる。制御部は、検出した特徴量及び算出した特徴量閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機のトルク曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて電気機器の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【００３５】
第６発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定出力領域で動作させた場合、検出した特徴量が特徴量閾値より大きい場合、回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出したトルク（特徴量）が特徴量閾値を超えた場合、回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて過負荷停止を防止することができる。
【００３６】
第７発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定出力領域で動作させた場合、検出した特徴量が特徴量閾値より小さい場合、回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出したトルク（特徴量）が特徴量閾値を下回る場合、回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【００３７】
第８発明及び第１７発明にあっては、電動機の出力（出力電力）を検出する物理量検出部と、電動機の出力に対する電力閾値を算出する閾値算出部と、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出した出力及び電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する制御部とを備える。基底回転数は、インバータから電動機へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、電動機の極数とによって決定される同期回転数である。すなわち、電動機のモータ軸の基底回転数とインバータの周波数は一義的に決定される。
【００３８】
インバータで制御される電動機の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。制御部は、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力（出力）及び電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機のトルクＴｍは、Ｔｍ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａは電動機の構造によって決定される係数、Ｐｗは電動機の出力電力（出力）、Ｖｆは電動機のモータ軸の回転数である。定トルク領域で動作している電動機のトルクが負荷状態により変動した場合には、電動機の回転数が変化しないとすると電動機の出力電力が変動することになる。
【００３９】
そこで、例えば、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルクを得るとともに、最適な回転数にして最大の処理能力を得ることができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００４０】
第９発明にあっては、閾値算出部は、インバータで変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値に基づいて電力閾値を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｐｃとは、定出力領域での一定の電力閾値である。インバータで変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでの電力閾値Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｐｃ×Ｆ／基底周波数、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以下の周波数における電力閾値は、周波数の増加に伴い増加し、定トルク領域での電動機の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができる。制御部は、検出した出力電力及び算出した電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて電気機器の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【００４１】
第１０発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を超えた場合、回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて過負荷停止を防止することができる。
【００４２】
第１１発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を下回る場合、回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【００４３】
第１２発明にあっては、交流電源の周波数をインバータにより当該周波数よりも低い低周波数に変換させ、回転体で所要の処理を行って、回転体による処理の可否を判定する判定部を備える。低周波数域は、例えば、数Ｈｚから２０Ｈｚ程度の周波数である。好ましくは交流電源（商用周波数、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）の１０％程度であり、５Ｈｚ又は６Ｈｚ±数Ｈｚとすることができる。電気機器が、１又は複数の回転軸を有する粉砕機である場合、所要の処理とは、回転刃で被粉砕物を粉砕することである。なお、粉砕機に限定されるものではない。
【００４４】
インバータの出力周波数を商用周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）にして動作させ、所要の処理、例えば、被粉砕物を粉砕した場合、過渡的な過負荷が発生し、回転刃（回転軸）には大きな負荷がかかる。回転軸に比べて高速で回転するモータ軸（電動機軸）の慣性が大きいので、回転軸に過負荷が加わった場合、高速で回転しているモータ軸の大きな慣性により、電動機のトルク（電動機の駆動電流により出力するトルク）を遥かに上回る慣性付加トルク（慣性モーメントと角加速度の乗算値）が生じ、実トルク（実際に負荷に与えるトルク）は、電動機のトルクと慣性付加トルクの合計値となる。すなわち、インバータを商用周波数で動作させた場合、実トルクは、電動機のトルクだけではなく、電動機のトルクに慣性付加トルクが加わった大きなトルクになる。このため、従来のように、電動機のトルクが許容範囲内にあるか否かで被粉砕物の粉砕の可否を判定した場合、実際には予期しない大きなトルクが負荷に与えられているため、実トルクが許容範囲を超えている事態が起こり得る。
【００４５】
一方、負荷に与えるトルク（実トルク）、すなわち被粉砕物を切断する力は、回転軸（回転刃）の回転数（インバータの出力周波数）の大小関係にかかわらず同じである。そこで、インバータを、出力周波数が低周波数域内にある状態で動作させて、モータ軸の回転数を小さくして（下げて）、慣性付加トルクの影響を極力少なくすることで、電動機のトルクが実トルクに近づく状態で被粉砕物を粉砕させる。この場合に電動機のトルクが許容範囲内であるか否か判定することで、当該被粉砕物を粉砕した場合に、実トルクが許容範囲内であるかを近似的に判定することができる。これにより、インバータの出力周波数を商用周波数、商用周波数以上又は商用周波数以下にした場合であっても、実トルクが許容範囲内にあるか否かを判定しているので、過渡的な過負荷が発生した場合でも実トルクが許容範囲を超えることがなく、当該被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。なお、電動機のトルクに代えて、電動機のトルク電流又は負荷電流などを用いることもできる。
【００４６】
第１３発明にあっては、検出したトルクに関連する特徴量を収集して統計値を算出する統計値算出部を備え、判定部は、算出された統計値に基づいて処理の可否を判定する。トルクに関連する特徴量は、例えば、電動機のトルクの他、電動機のトルク電流又は負荷電流などである。統計値は、例えば、特徴量（例えば、トルクなど）のピーク値を複数回検出し、検出したピーク値の平均値あるいは最大値などとすることができる。判定部は、算出した特徴量の統計値が許容範囲内（例えば、許容トルク範囲内）であるか否かに応じて所要の処理、例えば、粉砕の可否を判定する。特徴量として、電動機のトルク電流又は負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。統計値を用いることにより、被粉砕物の粉砕、破砕状態によって変化する特徴量（例えば、トルクなど）のバラツキを考慮した上で、特徴量が許容範囲内であるか否かを判定するので、被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。
【００４７】
第１４発明にあっては、交流電源の周波数を変換するインバータと、インバータで駆動される電動機と、電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体と、前述の駆動制御装置とを備える。駆動制御装置は、電気機器の回転軸の回転数を制御する。これにより、負荷特性に応じて回転軸の回転数を制御することができる。また、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。また、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施の形態１に係る駆動制御装置を備える粉砕機の設置例の概要を示す外観斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る粉砕機本体の一例を示す要部平面図である。
【図３】実施の形態１の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図４】インバータの出力電流波形の一例を示すタイムチャートである。
【図５】従来の粉砕機の回転軸の回転数とインバータの周波数との関係を示す説明図ある。
【図６】従来のインバータ制御されたモータの出力特性の一例を示す説明図である。
【図７】実施の形態１の粉砕機のモータの出力特性の一例を示す説明図である。
【図８】実施の形態１の粉砕機の閾値の選択例を示す説明図である。
【図９】実施の形態２の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２の粉砕機のトルク閾値の一例を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２の粉砕機のモータの出力特性の一例を示す説明図である。
【図１２】電動機の負荷率と力率との関係を示す説明図である。
【図１３】実施の形態２の粉砕機の動作時の特性の一例を示す説明図である。
【図１４】実施の形態３の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態３の粉砕機の電力閾値の一例を示す説明図である。
【図１６】実施の形態４の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１７】インバータの出力周波数が６Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図１８】インバータの出力周波数が２０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図１９】インバータの出力周波数が４０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図２０】インバータの出力周波数が６０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図２１】インバータの出力周波数と負荷率との対応関係の一例を示す説明図である。
【図２２】トルク値の補正の一例を示す説明図である。
【図２３】実施の形態５の粉砕機本体の一例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１に係る駆動制御装置を備える粉砕機１００の設置例の概要を示す外観斜視図である。以下では、電気機器として粉砕機１００を例として説明する。なお、電気機器は、粉砕機１００に限定されるものではない。粉砕機１００は、筐体を備える粉砕機本体５０、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚなどの商用電源から供給される交流電源の周波数（基底周波数）を変換し、変換した周波数の交流電圧を出力するインバータ４０、インバータ４０が出力する交流電圧により駆動されるモータ（電動機）２０、モータ２０のモータ軸の回転数を減速する減速機３０、粉砕機１００の動作を制御する駆動制御装置としての制御部７０などを備える。粉砕機１００は、筐体内に横置きされた回転軸を有し、回転軸は、減速機３０で減速された回転数で回転する。粉砕機１００は、筐体内の回転軸に取り付けられた回転刃と筐体内に配置された固定刃との協働により被処理物を粉砕する。なお、以下の説明では、駆動制御装置としての制御部７０が電気機器としての粉砕機に組み込まれた構成としているが、制御部７０を別個の装置として粉砕機から分離した構成とすることもできる。
【００５１】
粉砕機本体５０は、上側と下側が開口した筐体を備える。粉砕機本体５０は、中央部が開口した金属製の支持台１にボルト等で固定されている。支持台１の下側には、粉砕機本体５０の下部に取り付けられた材料受部が配置されている。
【００５２】
粉砕機本体５０の上方には、略Ｓ字状の投入ホッパ６０を設けている。投入ホッパ６０の下側縁部には、開閉用の軸（不図示）を設けてあり、軸回りに約９０度投入ホッパ６０を回転させることにより、粉砕機本体５０の上方を開放することができる。投入ホッパ６０の内部は開放され、投入口６１から投入された被処理物（スプルランナ）は粉砕機本体５０へ供給される。
【００５３】
図２は実施の形態１に係る粉砕機本体５０の一例を示す要部平面図である。図２に示すように、支持台１の上面には、適長離隔した１対の金属製の固定側壁２、２を対設してあり、固定側壁２、２の両側部には、１対の金属製の揺動側壁３、３が固定側壁２、２で挟まれるように配置してあり、固定側壁２、２、及び揺動側壁３、３により筐体を構成している。そして、粉砕機本体５０の筐体は、上側及び下側が開口している。
【００５４】
一方の固定側壁２の略中央部には、軸受１０が取り付けられてあり、他方の固定側壁２には、モータ２０、減速機３０を取り付けてある。なお、図２においてインバータ４０、制御部７０は省略している。減速機３０は、ピニオン及びホイール（ギア）などを備え、モータ２０のモータ軸の回転数を減速し、減速した回転数で粉砕機本体５０の回転軸（不図示）を回転させる。回転軸は、固定側壁２、２の間に横置きに配置されている。これにより、モータ２０のモータ軸に連動して粉砕機本体５０の回転軸が回転する。
【００５５】
固定側壁２、２、及び揺動側壁３、３で囲まれる空間には、回転軸に嵌装された回転刃としての粗砕刃４、４、及び粉砕刃６、６、６が収容される。粗砕刃４、４は、回転軸の周面から円弧状に突出している。すなわち、粗砕刃４、４は、回転方向に向かって先端部（刃先部）が湾曲したアーム状をなし回転軸の軸方向に適長離隔して配置されている。粉砕刃６、６、６は、固定側壁２と粗砕刃４との間、及び粗砕刃４、４の間に配置され、回転軸方向に所定の間隔で環状溝が形成され、隣接する環状溝間の環状突起部の外周面を鋸歯状に形成している。
【００５６】
揺動側壁３、３は、回転軸に平行な揺動軸（不図示）の回りに揺動可能であり、揺動側壁３、３を開くことにより、筐体内部が上向きに開放される。一方の揺動側壁３の内側には、各粗砕刃４、及び各粉砕刃６との協働により被処理物（スプルランナ）を粉砕するための矩形の板状の第１固定刃７ａ、…、及び第２固定刃７ｂで構成される固定刃７が、内側に向かって下方向に傾斜するように固定されている。
【００５７】
第１固定刃７ａは、長手方向の寸法が粉砕刃６の軸方向の寸法と略同一であり、長辺側の一方の縁部は、粉砕刃６の刃先と噛み合うように凹凸状に形成された歯部を有し、ボルト９、…で揺動側壁３の内側に固定されている。また、第１固定刃７ａの短辺側であって粗砕刃４と近接する縁部には、粗砕刃４との協働により被処理物を粉砕する歯部を形成している。
【００５８】
第２固定刃７ｂは、長手方向の寸法が揺動側壁３の軸方向の寸法と略同一であり、長辺側の一方の縁部であって、粗砕刃４と近接する箇所には、粗砕刃４との協働により被処理物を粉砕する歯部を形成している。第２固定刃７ｂは、ボルト（不図示）により第１固定刃７ａ、…の長辺側の他方の縁部に当接するように揺動側壁３の内側に固定されている。
【００５９】
揺動側壁３の内側であって固定刃７の下側には、粗砕刃４、４で粗砕され、所定の大きさに粉砕されていない被処理物が排出されることを防止するため、粗砕刃カバー（不図示）が設けられている。粗砕刃カバーは、粗砕刃４、４の回転軌道を覆うように内側に円弧状の溝加工が施されている。
【００６０】
他方の揺動側壁３の内側には、粉砕刃６、６、６で所定の大きさ（粒形状）に粉砕された粉砕材を掻き落とし、筐体の下側の材料受部へ排出するための略矩形の板状のスクレーパ５が、ボルト８、８、８により内側に向かって下方向に傾斜するように固定されている。
【００６１】
スクレーパ５は、粗砕刃４、４が回転する部分に矩形状の切り込みを形成してあり、長辺側の一方の縁部であって、粉砕刃６、６、６と近接する箇所には、粉砕刃６の刃先と噛み合うように凹凸状に形成された掻き落とし部を形成している。
【００６２】
揺動側壁３の内側であってスクレーパ５の下側には、粗砕刃４、４で粗砕され、未だ所定の大きさに粉砕されていない被処理物が排出されることを防止するため、粗砕刃カバーが設けられている。粗砕刃カバーは、粗砕刃４、４の回転軌道を覆うように内側に円弧状の溝加工が施されている。両方の揺動側壁３、３を閉じた場合、各粗砕刃カバーは、一端部でお互いに当接して、粗砕刃４、４の回転軌道を覆う空間を形成し、未粉砕の被処理物が排出されることを防止する。
【００６３】
各固定側壁２、及び各揺動側壁３で構成される筐体の４隅には、揺動側壁３、３を固定側壁２、２に固定するため一面がテーパ状のロック部材１３、…が取り付けられるようになっており、テーパ状の一面で固定側壁２、揺動側壁３の端部を挟み込み、ロック部材１３に螺合したレバー１２を締め付けることにより、揺動側壁３、３を固定側壁２、２に固定する。各揺動側壁３は、揺動側壁３に固定されたハンドル１４を持って開閉することができる。
【００６４】
被処理物を粉砕する場合、レバー１２を締め付けることにより、揺動側壁３、３を固定側壁２、２に固定する。筐体の上部に配置された投入ホッパ６０に被処理物を投入し、インバータ４０の電源をオンにすると、回転軸が所定の回転数で回転し、粗砕刃４、粉砕刃６が回転する。回転方向は、粗砕刃４、及び粉砕刃６が上側から下側に向かって固定刃７と噛み合うとともに、下側から上側に向かってスクレーパ５と噛み合う方向である。
【００６５】
これにより、被処理物は、まず粗砕刃４と固定刃７との協働により粗砕され、粉砕刃６に食い込み易い大きさに細断される。粗砕された被処理物は、粉砕刃６と第１固定刃７ａとの協働により所定の大きさの粉砕材に粉砕され、粉砕刃６の回転に伴って筐体の下側に送られ、材料受部に排出される。また、所定の大きさに粉砕された粉砕材のうち、静電気で粉砕刃６の側面に付着したものは、粉砕刃６とスクレーパ５との協働によりスクレーパ５の下面で掻き落とされ、材料受部に排出される。
【００６６】
粗砕刃４により粗砕された被処理物の一部は、粗砕刃４の回転により固定刃７の下側に送られるが、粗砕刃カバーで受け止められ、再び各粉砕刃６の上側に送られるとともに、材料受部に誤って排出されることを防止する。
【００６７】
図３は実施の形態１の粉砕機１００の回路構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、インバータ４０は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を所要の周波数に変換し、変換した出力電圧をモータ２０へ供給する。モータ２０は、例えば、誘導電動機であり、インバータ４０から供給された交流電圧に応じて駆動される。モータ２０のモータ軸の回転数は減速機３０で減速され、粉砕機本体５０の回転軸は減速機３０により減速された回転数で回転する。
【００６８】
インバータ４０は、モータ２０の出力に関する物理量を取得し、取得した物理量を制御部７０へ出力する。モータ２０の出力に関する物理量は、例えば、モータ２０のトルク（駆動トルク）、トルク電流、負荷電流又は出力電力などである。物理量として、モータ２０のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。インバータ４０は、上述の物理量のすべてを出力する必要はなく、トルク、トルク電流、負荷電流又は出力電力の少なくとも１つを含んでいればよい。また、以下の説明では、トルクに関連する特徴量は、モータ２０のトルク、トルク電流又はモータの負荷電流などである。
【００６９】
インバータ４０は、モータ２０へ出力する出力電流によりモータ２０のトルクを取得することができる。より具体的には、インバータ４０の出力電流は、モータ２０のトルクに応じたトルク電流（有効電流）成分とトルクに寄与しない無効電流成分との合計であるので、出力電流から無効電流成分を減算したトルク電流に基づいてモータ２０のトルクを求めることができる。
【００７０】
図４はインバータ４０の出力電流波形の一例を示すタイムチャートである。図４において、横軸は時間を示し、縦軸はインバータ４０の出力電流を示す。インバータ４０の出力電流は、粉砕機本体５０が被処理物を粉砕していない無負荷の状態での無効電流と、被処理物を粉砕している負荷状態のトルク電流（有効電流）との合計で表すことができる。図４の例では、トルク電流が時間の経過とともに変動しており、被処理物が粉砕される過程で生じるトルクが変動している様子がわかる。なお、出力電流の波形は一例であって、図４の例に限定されるものではない。
【００７１】
インバータ４０の出力周波数とモータ軸の回転数との関係は、Ｖｆ＝１２０×Ｆ／Ｓで表すことができる。ここで、Ｖｆはモータ２０のモータ軸の回転数で、Ｓはモータ２０極数で、Ｆはインバータ４０の出力周波数である。例えば、モータ２０が４極であり、インバータ４０の出力周波数Ｆが５０Ｈｚの場合、モータ軸の回転数Ｖｆは１５００ｒｐｍとなり、インバータ４０の出力周波数Ｆが６０Ｈｚの場合、モータ軸の回転数Ｖｆは１８００ｒｐｍとなる。
【００７２】
減速機３０の減速比は、例えば、１／１６０であり、従来の減速機の減速比（例えば、１／８０）よりも減速の割合を大きくしている。
【００７３】
次に、インバータ制御されたモータの出力特性について説明する。図５は従来の粉砕機の回転軸の回転数とインバータの周波数との関係を示す説明図であり、図６は従来のインバータ制御されたモータの出力特性の一例を示す説明図である。図５に示すように、従来、減速機の減速比は、１／８０程度のものが用いられていた。インバータの出力電圧の基底周波数を５０Ｈｚとした場合、４極のモータのモータ軸の回転数（基底回転数）は１５００ｒｐｍとなり、減速比１／８０で減速された粉砕機の回転軸の回転数は、１８．７５ｒｐｍである。また、インバータの出力電圧の基底周波数を６０Ｈｚとした場合、４極のモータのモータ軸の回転数（基底回転数）は１８００ｒｐｍとなり、減速比１／８０で減速された粉砕機の回転軸の回転数は、２２．５ｒｐｍである。
【００７４】
図６において、横軸はインバータの周波数及び粉砕機の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータの出力トルク及び出力電力を示す。図６に示すように、インバータの周波数を６０Ｈｚ（基底周波数）としたときのモータのモータ軸の基底回転数が１８００ｒｐｍに対応する粉砕機の回転軸の回転数である２２．５ｒｐｍを境にしてモータの出力特性が変わる。基底周波数、すなわち基底回転数（回転軸の回転数２２．５ｒｐｍに相当）以下では、定トルク特性となり、基底回転数以上では定出力特性となる。
【００７５】
図６中、実線で示すモータのトルク曲線（トルク特性）のように、モータのトルクは、定トルク領域では一定となり、定出力領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。定出力領域におけるモータのトルク曲線上ではモータの出力電力が一定となる。
【００７６】
また、図６中、破線で示すモータの電力曲線（出力電力特性）のように、モータの出力電力は、定トルク領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に大きくなり、定出力領域では一定となる。定出力領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。定トルク領域におけるモータの電力曲線上ではモータのトルクが一定となる。
【００７７】
従来の粉砕機にあっては、粉砕処理能力を高めるために回転軸の回転数をある程度以上維持しつつ、多種多様な負荷による負荷変動に対応するため、十分な大きさのトルクが得られるように減速機の減速比を１／８０程度のものとしていた。減速比を仮にさらに大きくした場合（すなわち、減速の割合をさらに大きくした場合）には、モータの基底回転数に対応する粉砕機の回転軸の回転数が小さくなり、定トルク特性が得られる周波数範囲が狭くなるとともに、回転軸の回転数を上げたときには、定出力特性となって十分なトルクが得られないという事態になるからである。
【００７８】
図７は実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０の出力特性の一例を示す説明図である。図７において、横軸はインバータ４０の周波数及び粉砕機１００の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力トルク及び出力電力を示す。図７中、実線は実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０のトルク曲線（トルク特性）を示し、破線は粉砕機１００のモータ２０の電力曲線（出力電力特性）を示す。また、細破線は図６で例示した従来の粉砕機のモータのトルク曲線（トルク特性）を示す。
【００７９】
図７中の細破線で示すように、従来の粉砕機のモータは、粉砕機の回転軸の回転数が２２．５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、２２．５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。従来の粉砕機は、負荷変動を見込んで最大のトルクが常に得られるように定トルク特性で運転されるが、粉砕機の通常の運転では、最大トルク付近で運転されることは極めて少なく常に余裕を有して動作する設計になっている。このため、大容量（例えば、０．７５ｋＷ）のモータを低い負荷率で運転することになり、十分な省エネ運転になっていない。
【００８０】
一方、図７中の実線で示すように、実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０は、減速機３０の減速比が、従来の１／８０より大きい１／１６０であるので、インバータ４０の基底周波数６０Ｈｚでモータ２０のモータ軸が１８００ｒｐｍの基底回転数で回転した場合、粉砕機１００の回転軸の回転数は１１．２５ｒｐｍとなる。すなわち、実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０は、粉砕機１００の回転軸の回転数が１１．２５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、従来の粉砕機と同じトルクを出力することができ、回転数が１１．２５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。また、実施の形態１のモータ２０の容量（定格）は０．４ｋＷであり、従来の粉砕機で用いられたモータの容量よりも小さい。なお、モータ２０の容量（定格）は一例であって、０．４ｋＷに限定されるものではない。
【００８１】
制御部７０は、モータ２０の出力に関する物理量を検出する物理量検出部７１、モータ２０のモータ軸の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部７２、回転数判定部７２での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する閾値選択部７３、インバータ４０が出力する交流電源の周波数を制御することにより、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する回転数制御部７４、物理量に対する閾値などの所定の情報を記憶する記憶部７５などを備える。
【００８２】
物理量検出部７１は、インバータ４０が出力する物理量を検出する。物理量は、例えば、モータ２０のトルク（駆動トルク）、トルク電流、負荷電流又は出力電力などである。なお、物理量検出部７１は、モータ２０のトルク、トルク電流、負荷電流又は出力電力の少なくとも１つを検出すればよい。なお、インバータ４０が物理量を出力しない構成である場合には、物理量検出部７１は、インバータ４０以外（例えば、モータ２０など）から物理量を検出するようにすればよい。
【００８３】
回転数判定部７２は、モータ２０のモータ軸の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する。基底回転数は、インバータ４０がモータ２０へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、モータ２０の極数とによって決定される同期回転数である。モータ２０の基底回転数とインバータ４０の基底周波数は一義的に決定されるので、回転数判定部７２でモータ２０の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定することは、インバータ４０の周波数が基底周波数以上であるか否かを判定することと同義である。
【００８４】
図７で例示したように、インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数（基底周波数以下の周波数）では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数（基底周波数以上の周波数）では定出力特性（定出力電力特性）を有する。すなわち、回転数判定部７２は、モータ２０が定トルク領域で動作しているのか、定出力領域で動作しているのかを判定する。
【００８５】
なお、基底回転数（基底周波数）以上であるか否かの判定は、基底回転数（基底周波数）自身を境界として判定する場合だけでなく、基底回転数（基底周波数）を中心にして所定の許容幅を設け、許容幅の境界よりも大きいか、あるいは小さいかで判定してもよい。例えば、基底周波数が６０Ｈｚである場合、６０Ｈｚ以上であるか否かで判定する方法、６０Ｈｚ−２０Ｈｚ＝４０Ｈｚ以上であるか否かで判定する方法、６０Ｈｚ＋２０Ｈｚ＝８０Ｈｚ以上であるか否かで判定する方法など、いずれの方法を採用してもよい。
【００８６】
閾値選択部７３は、回転数判定部７２での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する。
【００８７】
図８は実施の形態１の粉砕機１００の閾値の選択例を示す説明図である。図８に示すように、例えば、モータ２０の回転数が基底回転数以上（インバータ４０の周波数が基底周波数以上）であると判定された場合（モータ２０が定出力領域で動作していると判定された場合）、モータ２０の出力電力（物理量）に対する電力閾値を選択する。モータ２０が定出力領域で動作している場合には、モータ２０の出力電力は一定であるので、一定値（特定）の電力閾値を用いることができる。
【００８８】
また、モータ２０の回転数が基底回転数以上（インバータ４０の周波数が基底周波数以上）でないと判定された場合（モータ２０が定トルク領域で動作していると判定された場合）、モータ２０のトルク（物理量）に対するトルク閾値を選択する。モータ２０が定トルク領域で動作している場合には、モータ２０のトルクは一定であるので、一定値（特定）のトルク閾値を用いることができる。なお、電力閾値及びトルク閾値は、予め記憶部７５に記憶しておく。
【００８９】
回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出した物理量及び閾値選択部７３で選択した閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。すなわち、モータ２０が定出力領域で動作している場合には、物理量としてモータ２０の出力電力を検出し、検出した出力電力と電力閾値との大小関係に応じてモータ２０の回転数を制御する。
【００９０】
なお、インバータ４０の出力電圧の周波数、モータ２０のモータ軸の回転数及び粉砕機本体５０の回転軸の回転数は一義的に決定され、いずれか１つを変更した場合、他も連動して変化するので、回転数制御部７４が、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御することは、インバータ４０の出力電圧の周波数を制御すること、あるいはモータ２０のモータ軸の回転数を制御することと同義である。本実施の形態では、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御すること、インバータ４０の出力電圧の周波数を制御すること、及びモータ２０のモータ軸の回転数を制御することは同じものとする。
【００９１】
モータ２０のトルクＴｒは、Ｔｒ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａはモータ２０の構造によって決定される係数、Ｐｗはモータ２０の出力電力、Ｖｆはモータ２０のモータ軸の回転数である。定出力領域で動作しているモータ２０のトルクが負荷状態により変動した場合には、モータ２０の回転数が変化しないとするとモータ２０の出力電力が変動することになる。そこで、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。
【００９２】
一方、モータ２０が定トルク領域で動作している場合には、物理量としてモータ２０のトルク（又はトルクに関連するトルク電流又は負荷電流など）を検出し、検出したトルクとトルク閾値との大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【００９３】
上述のように、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較するだけでモータ２０の回転数を負荷に応じて制御することができるので、例えば、インバータがモータ２０の出力電力だけを出力するような比較的低コストのインバータを用いて電気機器の回転数制御を行うことが可能となる。また、モータ２０の定出力領域におけるトルク値は回転数に応じて変化するので、検出したトルクと閾値とを比較する場合、モータ２０の回転数に応じて異なる閾値を用いる必要がある。このため、モータ２０の回転数制御を行う際には、回転数に応じた閾値を計算する必要があり、計算処理に伴う構成の追加によりコスト高となってしまう。検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較することにより、トルクの閾値の計算が不要となり、コスト低減を図ることができ、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００９４】
閾値選択部７３で選択する閾値は一定値（特定）を選択することができる。すなわち、物理量検出部７１は、モータ２０の出力電力を検出し、モータ２０の回転数が基底回転数以上である場合（すなわち、モータ２０が定出力領域で動作している場合）、閾値選択部７３は、一定値の電力閾値を選択する。回転数制御部７４は、検出した出力電力及び一定値の電力閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と一定値の電力閾値との大小関係を比較するだけでモータ２０の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００９５】
また、物理量検出部７１は、モータ２０のトルクに関連する特徴量を検出する。トルクに関連する特徴量とは、トルク、トルク電流又は負荷電流などである。モータ２０の回転数が基底回転数以上でない場合（すなわち、モータ２０が定トルク領域で動作している場合）、閾値選択部７３は、一定値のトルク量閾値を選択する。回転数制御部７４は、検出した特徴量及び一定値のトルク量閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出したトルクに関連する特徴量（物理量）と一定値のトルク閾値との大小関係を比較するだけでモータ２０の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００９６】
（実施の形態２）
図９は実施の形態２の粉砕機１２０の回路構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の粉砕機１００との相違点は、回転数判定部７２、閾値選択部７３に代えてトルク閾値算出部７６を備える点である。実施の形態１では、閾値を選択する構成であったが、実施の形態２では、トルク閾値を算出する。
【００９７】
物理量検出部７１は、モータ２０のトルクに関連する特徴量を検出する。トルクに関連する特徴量は、例えば、モータ２０のトルク自身、トルク電流又は負荷電流などである。特徴量として、モータ２０のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。
【００９８】
回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出した特徴量及び特徴量閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【００９９】
インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、定出力領域で動作させた場合、検出したトルクに関連する特徴量及び特徴量閾値（例えば、トルク閾値、トルク電流閾値、負荷電流閾値など）の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。なお、トルク閾値は、一定の幅で示される電気機器の回転体の慣性を含めた最大瞬間出力可能トルクと連続出力可能トルクの間で設定することができる。
【０１００】
例えば、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルク特性を実現し、かつ最大の処理能力を得ることができ、負荷変動に応じてトルクを変更することができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【０１０１】
図１０は実施の形態２の粉砕機１２０のトルク閾値の一例を示す説明図である。図１０において、横軸は粉砕機１２０の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力トルクを示す。図１０中実線は、モータ２０の連続出力可能トルク特性を示し、いわゆる定格（１００％）でのトルク特性を表す。また、図１０中一点鎖線は、短時間であれば出力可能な電気機器の回転体の慣性を含めた最大瞬間出力可能トルク特性を示し、例えば、定格の２００％程度の出力である。また、破線はトルク閾値を示し、例えば、定格の１２０％〜２００％程度の値を設定することができる。トルク閾値は、トルク閾値算出部７６で算出することができるが、予め算出した値を記憶部７５に記憶しておくこともできる。
【０１０２】
また、図１０に例示するトルク閾値は、１つの曲線（直線）で示されるが、これに限定されるものではなく、上限トルク閾値と、当該上限トルク閾値よりも小さい下限トルク閾値を算出し、検出したトルクが上限トルク閾値と下限トルク閾値との間になるように粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御することもできる。
【０１０３】
トルク閾値算出部７６は、インバータ４０で変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値Ｔｃに基づいてトルク閾値（特徴量閾値）を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｔｃとは、定トルク領域での一定のトルク閾値である。インバータ４０で変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでのトルク閾値Ｔｆは、Ｔｆ＝Ｔｃ×基底周波数／Ｆ、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以上の周波数におけるトルク閾値は、周波数の増加に伴い減少し、定出力領域でのモータ２０のトルク曲線に沿った閾値を求めることができる。なお、図１０の例では基底周波数を６０Ｈｚとしている。
【０１０４】
回転数制御部７４は、検出したトルク（特徴量）及び算出したトルク閾値（特徴量閾値
の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０のトルク曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【０１０５】
トルク閾値の算出は、上述のように算出する方法の他、以下のようにして求めることもできる。
【０１０６】
例えば、トルク閾値算出部７６は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、すなわち定トルク領域で動作させた場合に、所定時間の間に物理量検出部７１で検出したトルクに基づいてトルク閾値を算出する。所定時間は、例えば、１分、２分、５分など適宜設定することができる。所定時間に亘ってトルクを検出することにより、負荷の変動特性を把握することができる。回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出したトルク及び算出したトルク閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。負荷変動に応じたトルク閾値を算出することができるので、負荷変動を予め予測して最適な回転数及びトルクで運転することができる。
【０１０７】
より具体的には、トルク閾値算出部７６は、所定時間（例えば、１分、２分、５分など）の間に物理量検出部７１で検出したトルクの最大値をトルク閾値として算出する。例えば、トルク電流のピーク値に対応するトルク値をトルク閾値とすることができる。これにより、負荷に応じた最適かつ最大の回転数で運転することができる。
【０１０８】
また、トルク閾値算出部７６は、所定時間（例えば、１分、２分、５分など）の間に物理量検出部７１で検出したトルクの統計値に基づいてトルク閾値を算出することもできる。統計値は、平均値でもよく、あるいは極大値の平均値でもよい。これにより、負荷に応じた最適かつ最大の回転数で運転することができる。
【０１０９】
また、モータ２０の定出力領域において、一定値のトルク閾値（例えば、定トルク領域での一定値のトルク閾値と同一の閾値など）を設定しておき、定出力領域でモータ２０を動作させた場合のインバータ４０の周波数と物理量検出部７１で検出したトルクに基づいて、検出したトルクを補正し、補正後のトルクと一定値のトルク閾値との大小関係を比較することもできる。例えば、インバータ４０の周波数をＦ、検出したトルクをＴｍとすると、補正後のトルクＴｍａは、Ｔｍａ＝Ｔｃ×Ｆ／基底周波数の式で求めることができる。ここで、基底周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、Ｔｃは定トルク領域での定格トルクである。すなわち、インバータ４０の周波数が基底周波数より大きくなると、検出されるトルクは、定格トルクに比べて徐々に減少するので、補正後のトルクＴｍａを、検出したトルクよりも大きくして、一定値のトルク閾値と比較する。
【０１１０】
図１１は実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０の出力特性の一例を示す説明図である。図１１において、横軸はインバータ４０の周波数と粉砕機１００の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力トルクを示す。図１１中、実線は実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０の出力特性を示し、破線は図６で例示した従来の粉砕機のモータの出力特性を示す。なお、図１１のモータ２０の出力特性は、図７、図８に例示したモータ２０の出力特性と同等である。
【０１１１】
図１１中の破線で示すように、従来の粉砕機のモータは、粉砕機の回転軸の回転数が２２．５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、２２．５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。従来の粉砕機は、負荷変動を見込んで最大のトルクが常に得られるように定トルク特性で運転されるが、粉砕機の通常の運転では、最大トルク付近で運転されることは極めて少なく常に余裕を有して動作する設計になっている。このため、大容量（例えば、０．７５ｋＷ）のモータを低い負荷率で運転することになり、十分な省エネ運転になっていない。
【０１１２】
一方、図１１中の実線で示すように、実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０は、減速機３０の減速比の度合が、従来の１／８０より大きい１／１６０であるので、インバータ４０の基底周波数６０Ｈｚでモータ２０のモータ軸が１８００ｒｐｍの基底回転数で回転した場合、粉砕機１２０の回転軸の回転数は１１．２５ｒｐｍとなる。すなわち、実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０は、粉砕機１２０の回転軸の回転数が１１．２５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、従来の粉砕機と同じトルクを出力することができ、回転数が１１．２５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。また、実施の形態２のモータ２０の容量（定格）は０．４ｋＷであり、従来の粉砕機で用いられたモータの容量よりも小さい。
【０１１３】
図１１中のＡで示す領域内のように重負荷で大きいトルクを必要とする場合、すなわち、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より大きい場合、回転数制御部７４は、インバータ４０の周波数を小さくすることにより粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出したトルクがトルク閾値を超えた場合、回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【０１１４】
また、図１１中のＢで示す領域内のように軽負荷で大きいトルクを必要としない場合、すなわち、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より小さい場合、回転数制御部７４は、インバータ４０の周波数を大きくすることにより粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出したトルクがトルク閾値を下回る場合、回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。また、本実施の形態では、インバータ４０として周波数可変の汎用のインバータを用いることができる。
【０１１５】
回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より大きい場合、検出したトルクがトルク閾値以下になるまで、所定の減速勾配で回転数を下げる。所定の減速勾配は、例えば、１秒間でインバータの周波数を５Ｈｚだけ減少させたときの回転軸の回転数とすることができる。なお、回転数は、時間変化に対応して連続的に変化させてもよく、離散的（段階的）に変化させてもよい。これにより、回転軸の回転数を急激ではなく徐々に下げることができる。なお、減速勾配は、上述の５Ｈｚに限定されるものではない。
【０１１６】
回転数制御部７４は、所定時間の間、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より小さい場合、所定の加速勾配で回転数を上げる。所定時間は、例えば、１０分、５分など予め設定しておくことができる。また、所定の加速勾配は、例えば、１秒間でインバータの周波数を５Ｈｚだけ増加させたときの回転軸の回転数とすることができる。なお、回転数は、時間変化に対応して連続的に変化させてもよく、離散的（段階的）に変化させてもよい。これにより、回転軸の回転数を急激ではなく徐々に上げることができる。なお、加速勾配は、上述の５Ｈｚに限定されるものではない。
【０１１７】
図１１の破線で示すように、従来の粉砕機にあっては、減速機の減速比を、例えば、１／８０程度にすることにより、モータの基底回転数が１８００ｒｐｍ（インバータの基底周波数が６０Ｈｚ）では粉砕機の回転軸の回転数が２２．５ｒｐｍ程度まで定トルク特性が得られるようにしていた。また、モータの基底回転数が１５００ｒｐｍ（インバータの基底周波数が５０Ｈｚ）では粉砕機の回転軸の回転数が１８．７５ｒｐｍ程度まで定トルク特性が得られるようにしていた。
【０１１８】
実施の形態２では、減速機３０の減速比の度合を従来のものより大きくし（例えば、１／１６０など）、モータ２０を基底回転数の回転数で動作させた場合、粉砕機１００の回転軸の回転数が１８ｒｐｍ以下となるようにする。なお、図１１の例では、インバータ４０の基底周波数が６０Ｈｚの場合、モータ２０の基底回転数での粉砕機１２０の回転軸の回転数は、１１．２５ｒｐｍとなり、インバータ４０の基底周波数が５０Ｈｚの場合、モータ２０の基底回転数での粉砕機１２０の回転軸の回転数は、９．３７５ｒｐｍとなり、いずれも１８ｒｐｍ以下である。
【０１１９】
これにより、モータ２０の定トルク領域の範囲を従来のものより狭くし、定出力領域の範囲を広くすることができ、負荷変動に対応して広い範囲で回転数及びトルクの調整を行うことができるので、より大きな負荷変動に対応することができる。なお、モータ２０の基底回転数での粉砕機１２０の回転軸の回転数は、図１１に例示する１１．２５ｒｐｍに限定されるものではなく、１８ｒｐｍ以下であれば、従来に比べて回転軸の回転数の広い範囲で定出力特性を活用することができる。
【０１２０】
また、回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、すなわち定トルク範囲でモータ２０を動作させた場合に、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より大きい場合、回転数制御を行うことなくモータ２０を停止させる。定トルク範囲のトルク値は、定出力範囲のトルク閾値よりも大きい値となるので、このような大きなトルク閾値を超えるようなトルクが発生した場合には、回転体などに予期せぬ金属片などが混入したと判断してモータ２０を停止させることにより、電気機器の破損を防止することができ、電気機器の保護を図ることができる。
【０１２１】
図１２は電動機の負荷率と力率との関係を示す説明図である。従来のモータ及び実施の形態２のモータ２０は、図１２に示す一般の電動機が有する特性と同様の特性を有する。すなわち、負荷率が小さいほど力率が小さくなり効率は低下する。図６及び図１１で例示したように、従来のモータは、負荷変動に対応するため、大容量（例えば、０．７５ｋＷ）のモータを低い負荷率で運転することになり、力率が小さくなり効率が低下するため、十分な省エネ運転になっていない。実施の形態２のモータ２０は、小さい容量（例えば、０．４ｋＷ）にすることにより負荷率を上げて力率を大きくすることができるので、粉砕機１２０をモータ２０の定トルク特性で運転する場合でも省エネを図ることができる。
【０１２２】
図１３は実施の形態２の粉砕機１２０の動作時の特性の一例を示す説明図である。図１３では、比較のため従来の粉砕機の場合を比較例として挙げている。本実施例も比較例も同一の負荷状態（同じ被処理物を同量粉砕した状態）で運転した場合を示す。本実施例では、インバータ４０の周波数は１２０Ｈｚ、モータ２０の定格は０．４ｋＷ、減速機３０の減速比は１／１６０で力率が０．４３、消費電力は９８．３Ｗであった。これに対し比較例では、インバータの周波数は６０Ｈｚ、モータの定格は０．７５ｋＷ、減速機の減速比は１／８０で力率が０．２３、消費電力は１５５．２Ｗであった。本実施例の方が比較例よりも３６．７％省エネであることがわかる。
【０１２３】
トルクに関連する特徴量として、モータ２０のトルクを検出する構成に代えて、モータ２０のトルク電流Ｉｒ又はモータ２０の負荷電流Ｉなどを用いることもできる。すなわち、物理量検出部７１は、モータ２０のトルク電流Ｉｒを検出する構成でもよく、あるいはモータ２０の負荷電流を検出する構成でもよく、いずれもモータ２０のトルクの代用特性としての特徴量を検出するものである。
【０１２４】
モータ２０の入力電圧と入力電流との位相角をθとすると、トルク電流Ｉｒ＝負荷電流Ｉ×ｃｏｓθの関係がある。ｃｏｓθは力率である。力率ｃｏｓθは、負荷状態に応じて、例えば、２０％〜８０％程度の値を用いることができる。
【０１２５】
また、トルクＴｍとトルク電流Ｉｒとの関係は、例えば、Ｔｍ＝ｋ×Ｐｗ／Ｖｆ、Ｐｗ＝Ｖ×Ｉｒ×ηと関係付けることができる。ここで、ｋはモータ２０により決定される定数、Ｐｗは出力電力、Ｖｆはモータ２０の回転数、Ｖは入力電圧、ηは効率である。すなわち、モータ２０のトルク電流Ｉｒ又はモータ２０の負荷電流Ｉを検出することにより、モータ２０のトルクを求めることができる。
【０１２６】
（実施の形態３）
図１４は実施の形態３の粉砕機１４０の回路構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の粉砕機１００との相違点は、回転数判定部７２、閾値選択部７３に代えて電力閾値算出部７７を備える点である。実施の形態１では、閾値を選択する構成であったが、実施の形態２では、モータ２０の電力閾値（出力電力閾値）を算出する。
【０１２７】
物理量検出部７１は、モータ２０の出力電力（出力）を検出する。
【０１２８】
回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出した出力電力及び電力閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【０１２９】
インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力及び電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。モータ２０のトルクＴｍは、Ｔｍ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａはモータ２０の構造によって決定される係数、Ｐｗはモータ２０の出力電力、Ｖｆはモータ２０のモータ軸の回転数である。定トルク領域で動作しているモータ２０のトルクが負荷状態により変動した場合には、モータ２０の回転数が変化しないとするとモータ２０の出力電力が変動することになる。
【０１３０】
そこで、例えば、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルクを得るとともに、最適な回転数にして最大の処理能力を得ることができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【０１３１】
図１５は実施の形態３の粉砕機１４０の電力閾値の一例を示す説明図である。図１５において、横軸は粉砕機１４０の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力電力を示す。図１５中実線は、モータ２０の連続出力可能電力特性を示し、いわゆる定格（１００％）での出力電力特性を表す。また、破線は電力閾値を示し、例えば、定格の１２０％〜２００％程度の値を設定することができる。電力閾値は、電力閾値算出部７７で算出することができるが、予め算出した値を記憶部７５に記憶しておくこともできる。
【０１３２】
また、図１５に例示する電力閾値は、１つの曲線（直線）で示されるが、これに限定されるものではなく、上限電力閾値と、当該上限電力閾値よりも小さい下限電力閾値を算出し、検出した出力電力が上限電力閾値と下限電力閾値との間になるように粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御することもできる。
【０１３３】
電力閾値算出部は、インバータ４０で変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値Ｐｃに基づいて電力閾値を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｐｃとは、定出力領域での一定の電力閾値である。インバータ４０で変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでの電力閾値Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｐｃ×Ｆ／基底周波数、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以下の周波数における電力閾値は、周波数の増加に伴い増加し、定トルク領域でのモータ２０の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができる。なお、図１５の例では基底周波数を６０Ｈｚとしている。
【０１３４】
回転数制御部７４は、検出した出力電力及び算出した電力閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【０１３５】
回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、モータ２０を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を超えた場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて過負荷停止を防止することができる。
【０１３６】
また、回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、モータ２０を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を下回る場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【０１３７】
なお、モータ２０の定トルク領域において、一定値の電力閾値（例えば、定出力領域での一定値の電力閾値と同一の閾値など）を設定しておき、定トルク領域でモータ２０を動作させた場合のインバータ４０の周波数と物理量検出部７１で検出した出力電力に基づいて、検出した出力電力を補正し、補正後の出力電力と一定値の電力閾値との大小関係を比較することもできる。例えば、インバータ４０の周波数をＦ、検出した出力電力をＰｗとすると、補正後の出力電力Ｐｗａは、Ｐｗａ＝Ｐｗｃ×Ｆ／基底周波数の式で求めることができる。ここで、基底周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、Ｐｗｃは定出力領域での定格出力電力である。すなわち、定トルク領域において、インバータ４０の周波数が大きくなると、検出される出力電力は、定格出力電力に向かって徐々に増加するので、補正後の出力電力Ｐｗａは、検出した出力電力よりも大きくして、一定値の電力閾値と比較する。
【０１３８】
（実施の形態４）
図１６は実施の形態４の粉砕機１６０の回路構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１〜３の粉砕機との相違点は、判定部７８、トルク値算出部７９、負荷率特定部８０、トルク値補正部８１、操作部８２、表示部８３などを備える点である。
【０１３９】
判定部７８は、交流電源の周波数（例えば、定格周波数であり、商用周波数とすることができる）をインバータ４０により当該周波数よりも低い低周波数域に変換させ、被粉砕物を実際に粉砕して、モータ２０の許容トルク範囲内での当該被粉砕物の粉砕の可否を判定する。許容トルクは、例えば、モータ２０の連続出力可能トルクから、短時間出力可能な最大瞬間出力可能トルクまでの範囲内の所望のトルク閾値以下であれば、許容範囲内とすることができる。
【０１４０】
インバータ４０の定格周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、低周波数域は、例えば、数Ｈｚから２０Ｈｚ程度の周波数である。好ましくは定格周波数の１０％程度であり、５Ｈｚ又は６Ｈｚ±数Ｈｚとすることができる。以下、粉砕可否の判定方法について具体的に説明する。
【０１４１】
図１７はインバータ４０の出力周波数が６Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図であり、図１８はインバータ４０の出力周波数が２０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図であり、図１９はインバータ４０の出力周波数が４０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図であり、図２０はインバータ４０の出力周波数が６０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【０１４２】
図１７〜図２０において、横軸は、被粉砕物（例えば、厚みが３ｍｍのポリプロピレンの板片である）の粉砕時間を示し、縦軸はモータ２０の定格トルクに対する負荷率を示す。定格トルクに対する負荷率は、実トルクＴ（実際に負荷に与えるトルク）に対するトルクＴｍの割合である。なお、図１７〜図２０において、被粉砕物は同一のものを使用した。図１７〜図２０に示すように、インバータ４０の出力周波数が大きく（高く）なるに応じて、負荷率は小さくなる。
【０１４３】
図２１はインバータ４０の出力周波数と負荷率との対応関係の一例を示す説明図である。図２１において、横軸はインバータ４０の出力周波数を示し、縦軸はモータ２０の定格トルクに対する負荷率を示す。図２１は、図１７〜図２０に示す実測値を平均化してプロットしたものである。
【０１４４】
図２１から分かることは、同一の負荷を与えた場合でも、インバータ４０の出力周波数が大きく（高く）なると、すなわち被粉砕物の切断速度が増加すると、回転軸等の慣性による追加慣性トルク成分Ｊ×ｄｗ／ｄｔ（モータ２０が慣性で出力するトルク）が増加し、モータ２０のトルクＴｍの実トルクＴに占める割合が減少する。すなわち、モータ２０の定格トルクに対する負荷率が減少する。そして、実トルクＴは、Ｔ＝（Ｊ×ｄｗ／ｄｔ）＋Ｔｍで表すことができる。ここで、Ｊは回転軸等の慣性モーメントであり、ｗは回転軸の角速度である。したがって、（ｄｗ／ｄｔ）は回転軸等の角加速度である。
【０１４５】
すなわち、モータ２０の定格トルク（実トルク）Ｔに対する負荷率Ｌとインバータ４０の出力周波数Ｆとの間に図２１に示すような対応関係が存在する。例えば、図２１に示す対応関係は、Ｌ＝８７−１．２×Ｆで近似することができる。なお、図２１に示す対応関係は一例であって、被粉砕物の形状又は材質で変動する。例えば、硬材質の場合、軟質材に比べて対応関係を示す直線（又は曲線）は、傾きが大きくなるとともに低周波数域の負荷率が大きくなる。
【０１４６】
図２１において、インバータ４０の出力周波数が６０Ｈｚの場合、負荷率Ｌが２０％で近似することができたとすると、物理量検出部７１で検出したトルクＴｍが実トルクＴに占める割合が２０％ということであり、実際にモータ２０が負荷に与える実トルクＴは、トクルＴｍの４倍の大きさであることがわかる。そして、従来は、追加慣性トルクがモータ２０の駆動電流に現れてこないので、この実トルクＴを検出することができず、トルクＴｍが負荷に与えるトルクであると考えられてきたのである。
【０１４７】
つまり、インバータ４０の出力周波数を定格周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）にしてインバータ４０を動作させ、被粉砕物を粉砕した場合、過渡的な過負荷が発生し、回転刃（回転軸）には大きな負荷がかかる。粉砕機本体５０の回転軸に比べて高速で回転するモータ２０のモータ軸の慣性が大きいので、粉砕機本体５０の回転軸に過負荷が加わった場合、高速で回転しているモータ軸の大きな慣性により、モータ２０のトルク（モータの駆動電流により出力するトルク）を遥かに上回る慣性付加トルク（慣性モーメントと角加速度の乗算値）が生じ、実トルク（実際に負荷に与えるトルク）は、モータ２０のトルクと慣性付加トルクの合計値となる。すなわち、インバータ４０を、例えば、定格周波数で動作させた場合、実トルクは、モータ２０のトルクだけではなく、トルクに慣性付加トルクが加わった、トルクよりも大きなトルクになる。このため、従来のように、トルクが許容範囲内にあるか否かで被粉砕物の粉砕の可否を判定した場合、実際には予期しない大きなトルクが負荷に与えられているため、実トルクが許容範囲を超えている事態が起こり得る。
【０１４８】
一方、負荷に与えるトルク（実トルク）Ｔ、すなわち被粉砕物を切断する力は、回転軸（回転刃）の回転数（インバータ４０の出力周波数）の大小関係にかかわらず同じである。そこで、インバータ４０を、出力周波数が低周波数域内にある状態で動作させて、モータ軸の回転数を小さくして（下げて）、慣性付加トルクの影響を極力少なくすることで、トルクが実トルクＴに近づく状態で被粉砕物を粉砕させる。この場合にトルクＴｍが許容範囲内であるか否か判定することで、当該被粉砕物を粉砕した場合に、実トルクＴが許容範囲内であるかを近似的に判定することができる。
【０１４９】
これにより、インバータ４０の出力周波数を定格周波数、定格周波数以上又は定格周波数以下にした場合であっても、実トルクＴが許容範囲内にあるか否かを判定しているので、過渡的な過負荷が発生した場合でも実トルクＴが許容範囲を超えることがなく、当該被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。
【０１５０】
トルク値算出部７９は、物理量検出部７１で検出したトルクを収集して統計値を算出する。統計値は、例えば、図１７〜図２０に示すような、トルクのピーク値を複数回検出し、検出したピーク値の平均値あるいは最大値などとすることができる。
【０１５１】
判定部７８は、トルク値算出部７９で算出したトルクの統計値が許容トルク範囲内であるか否かに応じて粉砕の可否を判定する。統計値を用いることにより、被粉砕物の粉砕、破砕状態によって変化するトルクのバラツキを考慮した上で、トルクが許容範囲内であるか否かを判定するので、被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。
【０１５２】
図２１に示すような対応関係は、種々の材料についてデータを収集して予め定めておくことができる。そして、記憶部７５にインバータ４０の出力周波数とモータ２０のトルクとの対応関係を材料毎に記憶しておくことができる。
【０１５３】
トルク値補正部８１は、記憶部７５に記憶した対応関係に基づいて、物理量検出部７１で検出したトルクを補正する。なお、この場合、いずれの材料についてトルクを補正するかをユーザが設定することができるようにすればよい。インバータ４０の出力周波数が大きく（高く）なるに応じて、モータ軸の回転数が大きく（高く）なるので、実トルクＴに占める慣性付加トルクの割合が大きくなる。すなわち、実トルクＴに占めるトルクＴｍの割合（モータの定格トルクに対する負荷率と称する）が小さくなる。そこで、対応関係として、インバータ４０の出力周波数に対する負荷率（モータの定格トルクに対する負荷率）を記憶しておき、検出したトルクＴｍが実トルクＴとほぼ同程度になるように、検出したトルクを補正する。これにより、モータ２０の駆動電流値には現れないモータ軸の慣性による慣性付加トルクを加味した実トルクＴを補正トルク値として求めることができる。
【０１５４】
なお、インバータ４０の出力周波数と負荷率との対応関係を記憶部７５に記憶する構成に代えて、対応関係をリアルタイムで特定することもできる。
【０１５５】
負荷率特定部８０は、インバータ４０を低周波数域から定格周波数付近までの間で動作させて、物理量検出部７１で検出したトルクに基づいて、インバータ４０の出力周波数とモータ２０のトルクとの対応関係（周波数毎の負荷率）を特定する。
【０１５６】
なお、負荷率特定部８０は、インバータ４０を低周波数域から定格周波数付近までの間で動作させて、対応関係を特定する方法に代えて、別の方法を用いることもできる。
【０１５７】
例えば、インバータ４０を低周波数域の任意の一の周波数で動作させて、物理量検出部７１で検出したトルクを収集する。収集したトルクを用いてトルク値算出部７９でトクルの統計値（例えば、平均値、中央値、最頻値など）を算出する。算出した統計値に基づいて、負荷率特定部８０は、インバータ４０の出力周波数（前述の一の周波数以外の他の周波数）に対するモータ２０のトルクを推定して、インバータ４０の出力周波数とモータ２０のトルクとの対応関係（周波数毎の負荷率）を特定する。
【０１５８】
より具体的には、例えば、予めインバータ４０の出力周波数に対するモータ２０の負荷率との関係が直線近似（又は曲線近似）され、当該直線の傾き又は曲線の近似式等が分かっている場合に、近似した直線又は曲線が、収集した統計値に対応する座標を通るように直線又は曲線を補正し、補正した直線又は曲線の点（座標）をインバータ４０の出力周波数に対するモータ２０のトルクとして求めることができる。
【０１５９】
トルク値補正部８１は、負荷率特定部８０で特定した対応関係に基づいて、物理量検出部７１で検出したトルクを補正する。対応関係として、インバータ４０の出力周波数に対する負荷率（モータの定格トルクに対する負荷率）を特定し、検出したトルクＴｍが実トルクＴとほぼ同程度になるように、検出したトルクＴｍを補正する。これにより、モータ２０の駆動電流値には現れないモータ軸の慣性による慣性付加トルクを加味した実トルクＴを補正トルク値として求めることができる。
【０１６０】
図２２はトルク値の補正の一例を示す説明図である。図２２において、横軸はインバータ４０の出力周波数ｆを示し、縦軸は補正した補正トルク値（補正駆動トルク値）Ｋ（ｆ）×Ｔｍを示す。図２２に示すように、低周波数域（例えば、６Ｈｚ）でのトルクをＴｍとすると、任意の周波数ｆにおける補正トクルは、Ｋ（ｆ）×Ｔｍで求めることができる。ここでＫ（ｆ）は、周波数ｆを変数とする関数であり、周波数ｆが大きくなるに応じて補正トルク値は、トクルＴｍより大きくなる。なお、Ｋ（ｆ）＞１である。これにより、モータ２０の駆動電流値には現れないモータ軸の慣性による慣性付加トルク成分に応じて、トルクＴｍを実トルクＴに近似する補正をすべての周波数域で行うことができる。
【０１６１】
回転数制御部７４は、補正トルク及び所定のトルク閾値の大小関係に応じて、インバータ４０の周波数を制御して粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。ここで、モータ２０のモータ軸は、減速機３０を介して回転軸に繋がっているので、回転軸の回転数を制御することは、インバータ４０の出力周波数を変えて、モータ２０のモータ軸の回転数を制御することと同義である。
【０１６２】
また、回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出したトルクに基づいて、あるいは自身の周波数の指令でモータ２０が定トルク特性で動作しているか定出力特性で動作しているかを予測することができる。
【０１６３】
回転数制御部７４は、例えば、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、補正トルク及び所定のトルク閾値の大小関係に応じて、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性を有する。回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、定出力領域で動作させた場合、補正トルク及び所定のトルク閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【０１６４】
例えば、補正トルクがトルク閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げてトルクを減らし粉砕処理能力を高める。また、補正トルクがトルク閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルク特性を実現し、かつ最大の処理能力を得ることができ、負荷変動に応じてトルクを変更することができるので、予め大容量（大定格）のモータを設ける必要がなく、また大容量のモータを低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量のモータを用いることができるとともに省エネを図ることができる。
【０１６５】
また実トルクに相当する補正トルクを用いて回転数の制御を行うので、被粉砕物の粉砕、破砕状態によって過渡的な過負荷が発生した場合でも、回転刃、固定刃、回転軸、ギア又は減速機などの破損を防止することができる。
【０１６６】
操作部８２は、被粉砕物の粉砕の可否を判定する判定運転及び実運転などの操作を受け付ける。表示部８３は、判定運転の結果を表示する。
【０１６７】
実施の形態４においても、図１１に例示したのと同様の作用効果を奏する。また、物理量検出部７１は、モータ２０のトルク電流Ｉｒを検出する構成でもよく、あるいはモータ２０の負荷電流を検出する構成でもよく、いずれもモータ２０のトルクの代用特性としての特徴量を検出するものである。
【０１６８】
（実施の形態５）
上述の実施の形態１〜４では、いわゆる１軸式の粉砕機を例に挙げて説明したが、粉砕機は１軸式に限定されるものではなく、複数の回転軸と、各回転軸に回転刃が設けられた粉砕機であってもよい。
【０１６９】
図２３は実施の形態５の粉砕機本体２００の一例を示す要部断面図である。実施の形態１〜４との相違点は、回転刃が固定された回転軸を２つ備える点である。図２３において、シャーシ１７０の内側に横向きに２つの回転軸１５１、１６１を平行に配設してある。なお、回転軸１５１、１６１それぞれに減速機、モータ（不図示）を備えてもよく、あるいは、１つのモータ及び減速機で２つの回転軸１５１、１６１を回転するようにしてもよい。なお、回転軸１５１、１６１は、図２３中の矢印で示す向きに同一速度で同期回転する。
【０１７０】
回転軸１５１には、複数枚の大径の回転刃１５３が、回転軸１５１の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて並べて嵌着されている。隣り合う回転刃１５３の間には、小径のカラー１５２を固定してある。回転刃１５３の周囲には、回転方向に向かって先端部（刃先部）が湾曲したアーム状をなした刃部１５４を突設してある。
【０１７１】
また、同様に、回転軸１６１には、複数枚の大径の回転刃１６３が、回転軸１６１の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて並べて嵌着されている。隣り合う回転刃１６３の間には、小径のカラー１６２を固定してある。回転刃１６３の周囲には、回転方向に向かって先端部（刃先部）が湾曲したアーム状をなした刃部１６４を突設してある。
【０１７２】
シャーシ１７０の内壁には、案内壁１５６、１６６が設けられている。案内壁１５６の下側にはスクレーパ１５５を設けてある。スクレーパ１５５は、カラー１５２の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１５３の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。また、案内壁１６６の下側にはスクレーパ１６５を設けてある。スクレーパ１６５は、カラー１６２の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１６３の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。
【０１７３】
実施の形態５の粉砕機本体２００は、図３、図９、図１４又は図１６で示した場合と同様の構成により稼働させることができる。
【０１７４】
シャーシ１７０上方の開口部１７１から被粉砕物を投入した場合、回転中の回転刃１５３、１６３、刃部１５４、１６４により被粉砕物をシャーシ１７０の中央部に引き込むことができ、被粉砕物を刃部１５４、１６４により粉砕（切断）することができる。粉砕された粉砕片は、回転刃１５３、１６３の回転に伴ってシャーシ１７０の下方へ排出される。
【０１７５】
回転刃１５３、１６３の回転に伴って一緒に上方へ移動する粉砕片は、スクレーパ１５５、１６５により下方へ掻き落すことができる。
【０１７６】
上述の実施の形態では、電気機器の例として粉砕機について説明したが、電気機器は粉砕機に限定されるものではなく、多品種の負荷を扱う装置であれば、粉砕機に限らず産業機械に用いられる電気機器にも適用することができる。すなわち、特許請求の範囲に記載の電動機駆動トルク制御装置における電気機器は、粉砕機に限定されるものではなく、他の電気機器も含む。このような電気機器としては、回転軸に回転体を備えるものであり、例えば、工作機械、圧延機、フォーミング加工機、鉄鋼機械、エレベータ、巻き上げクレーンなどである。
【０１７７】
上述の実施の形態では、モータとは別個の減速機を用いる構成について説明したが、減速機は必須の構成ではなく、例えば、ギヤードモータなどを用いることもできる。
【符号の説明】
【０１７８】
２０ モータ（電動機）
３０ 減速機
４０ インバータ
５０ 粉砕機本体
７０ 制御部
７１ 物理量検出部
７２ 回転数判定部
７３ 閾値選択部（選択部）
７４ 回転数制御部（制御部）
７５ 記憶部
７６ トルク閾値算出部（閾値算出部）
７７ 電力閾値算出部（閾値算出部）
７８ 判定部
７９ トルク値算出部（統計値算出部）
８０ 負荷率特定部
８１ トルク値補正部
８２ 操作部
８３ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置、該駆動制御装置を備える電気機器及び駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境汚染あるいは産業廃棄物の増加などの問題を解決するため、循環型社会の形成が益々重要になってきている。例えば、プラスチックに代表される合成樹脂を用いて成形品又は成形部品を製造する成形工場では、成形時に発生するスプルランナと称される不要部分あるいは成形不良品などを回収して樹脂素材の資源再利用率を向上させることが行われている。
【０００３】
樹脂素材のリサイクルには、回収したスプルランナを粉砕機で所定の大きさの粉砕材にしてリサイクル原資としている。このような粉砕機は、投入ホッパから投入されたスプルランナ（被処理物）を粉砕刃に食い込み易くするため、一例として、まず粗砕刃で粗砕し、粗砕された材料を粉砕刃で所定の粒形状の粉砕材に粉砕している。粗砕刃及び粉砕刃などの回転刃を１つの回転軸に固定した１軸式の粉砕機は、回転軸を駆動する駆動部品が少なく構造もシンプルであるため、工場内リサイクルを目指す多くの事業所で利用されている。
【０００４】
このような粉砕機では、投入される被処理物が多種多用であり、被処理物によっては、異なる大きさの粉砕片に粉砕したい場合がある。そこで、粉砕機の駆動モータの電流を検出し、検出した電流の大小に応じてインバータの周波数を変更し、駆動モータの回転数を変更することにより、所望の大きさの粉砕片に粉砕することができる粉砕機が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７０７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の粉砕機では、投入される被処理物の量も一定とは限らないため、負荷状態が大きく変動する場合がある。このため、粉砕機の駆動モータ、回転刃、回転軸などの駆動系は、最大トルクにかなりの余裕を含んで設計されている。また、粉砕機は、負荷変動を見込んで最大のトルクが常に得られるように定トルク特性で運転されるが、粉砕機の通常の運転では、最大トルク付近で運転されることは極めて少なく常に余裕を有して動作する設計になっている。このため、大容量（大定格）の駆動モータを低い負荷率で運転することになり、十分な省エネ運転になっていないという課題がある。また、このような多品種の負荷を扱う装置は、粉砕機に限らず産業機械に用いられる電気機器にも当てはまり、このような電気機器でも直面する課題である。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる駆動制御装置、該駆動制御装置を備える電気機器及び駆動制御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】
【０００８】
第１発明に係る駆動制御装置は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出する物理量検出部と、前記物理量に対する閾値を記憶する記憶部と、前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、該回転数判定部での判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択する選択部と、前記物理量検出部で検出した物理量及び前記選択部で選択した閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る駆動制御装置は、第１発明において、前記物理量検出部は、前記電動機の出力を検出するようにしてあり、前記選択部は、前記電動機の回転数が基底回転数以上である場合、特定の電力閾値を選択するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した出力及び前記特定の電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る駆動制御装置は、第１発明において、前記物理量検出部は、前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するようにしてあり、前記選択部は、前記電動機の回転数が基底回転数以上でない場合、特定のトルク量閾値を選択するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記特定のトルク量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る駆動制御装置は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出する物理量検出部と、前記特徴量に対する特徴量閾値を算出する閾値算出部と、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る駆動制御装置は、第４発明において、前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、前記閾値算出部は、前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて特徴量閾値を算出するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第６発明に係る駆動制御装置は、第４発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
第７発明に係る駆動制御装置は、第４発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第８発明に係る駆動制御装置は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、前記電動機の出力を検出する物理量検出部と、前記電動機の出力に対する電力閾値を算出する閾値算出部と、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
第９発明に係る駆動制御装置は、第８発明において、前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、前記閾値算出部は、前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて電力閾値を算出するようにしてあり、前記制御部は、前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１７】
第１０発明に係る駆動制御装置は、第８発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
第１１発明に係る駆動制御装置は、第８発明において、前記制御部は、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする。
【００１９】
第１２発明に係る駆動制御装置は、第１発明乃至第１１発明のいずれか１つにおいて、交流電源の周波数を前記インバータにより該周波数よりも低い低周波数に変換させ、前記回転体で所要の処理を行って、該回転体による処理の可否を判定する判定部を備えることを特徴とする。
【００２０】
第１３発明に係る駆動制御装置は、第１２発明において、前記物理量検出部で検出したトルクに関連する特徴量を収集して統計値を算出する統計値算出部を備え、前記判定部は、前記統計値算出部で算出した統計値に基づいて前記処理の可否を判定するように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
第１４発明に係る電気機器は、交流電源の周波数を変換するインバータと、該インバータで駆動される電動機と、該電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体と、前述の発明のいずれか１つに係る駆動制御装置とを備え、該駆動制御装置は、前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
第１５発明に係る駆動制御方法は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出するステップと、前記物理量に対する閾値を記憶しておき、前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定するステップと、該判定ステップでの判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択するステップと、検出された物理量及び選択された閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
第１６発明に係る駆動制御方法は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するステップと、前記特徴量に対する特徴量閾値を算出するステップと、前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出された特徴量及び算出された特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
第１７発明に係る駆動制御方法は、交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、前記電動機の出力を検出するステップと、前記電動機の出力に対する電力閾値を算出するステップと、前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出された出力及び算出された電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００２５】
第１発明及び第１５発明にあっては、電動機の出力に関する複数の物理量を検出する物理量検出部と、物理量に対する閾値を記憶する記憶部と、電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、回転数判定部での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する選択部と、検出した物理量及び選択した閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する制御部とを備える。電動機の出力に関する物理量は、例えば、電動機（モータ）のトルク、トルク電流、負荷電流又は出力電力（モータの出力）などである。物理量として、電動機のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。基底回転数は、インバータから電動機へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、電動機の極数とによって決定される同期回転数である。電動機の基底回転数とインバータの基底周波数は一義的に決定されるので、回転数判定部で電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定することは、インバータの周波数が基底周波数以上であるか否かを判定することと同義である。
【００２６】
インバータで制御される電動機の出力特性は、基底回転数以下の回転数（基底周波数以下の周波数）では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数（基底周波数以上の周波数）では定出力特性（定出力電力特性）を有する。すなわち、回転数判定部は、電動機が定トルク領域で動作しているのか、定出力領域で動作しているのかを判定する。選択部は、回転数判定部での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する。例えば、電動機の回転数が基底回転数以上であると判定された場合（電動機が定出力領域で動作していると判定された場合）、電動機の出力電力（物理量）に対する電力閾値を選択する。電動機が定出力領域で動作している場合には、電動機の出力電力は一定であるので、特定（一定値）の電力閾値を用いることができる。また、電動機の回転数が基底回転数以上でないと判定された場合（電動機が定トルク領域で動作していると判定された場合）、電動機のトルク（物理量）に対するトルク閾値を選択する。電動機が定トルク領域で動作している場合には、電動機のトルクは一定であるので、特定（一定値）のトルク閾値を用いることができる。
【００２７】
制御部は、検出した物理量及び選択した閾値の大小関係に応じて電気機器の回転軸の回転数を制御する。すなわち、電動機が定出力領域で動作している場合には、物理量として電動機の出力電力（出力）を検出し、検出した出力電力と電力閾値との大小関係に応じて電動機の回転数を制御する。電動機のトルクＴｍは、Ｔｍ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａは電動機の構造によって決定される係数、Ｐｗは電動機の出力電力、Ｖｆは電動機のモータ軸の回転数である。定出力領域で動作している電動機のトルクが負荷状態により変動した場合には、電動機の回転数が変化しないとすると電動機の出力電力が変動することになる。そこで、検出した出力電力（出力）が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので電気機器の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。
【００２８】
一方、電動機が定トルク領域で動作している場合には、物理量として電動機のトルク（又はトルクに関連するトルク電流又は負荷電流など）を検出し、検出したトルクとトルク閾値との大小関係に応じて電気機器の回転軸の回転数を制御する。なお、電気機器の回転軸の回転数を制御することは、インバータの出力電圧の周波数を制御すること、あるいは電動機のモータ軸の回転数を制御することと同義である。
【００２９】
上述のように、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて電気機器の回転軸の回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較するだけで電動機の回転数を負荷に応じて制御することができるので、例えば、インバータが電動機の出力電力だけを出力するような比較的低コストのインバータを用いて電気機器の回転数制御を行うことが可能となる。また、電動機の定出力領域におけるトルク値は回転数に応じて変化するので、検出したトルクと閾値とを比較する場合、電動機の回転数に応じて異なる閾値を用いる必要がある。このため、電動機の回転数制御を行う際には、回転数に応じた閾値を計算する必要があり、計算処理に伴う構成の追加によりコスト高となってしまう。検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較することにより、トルクの閾値の計算が不要となり、コスト低減を図ることができ、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３０】
第２発明にあっては、物理量検出部は、電動機の出力（出力電力）を検出し、電動機の回転数が基底回転数以上である場合（すなわち、電動機が定出力領域で動作している場合）、選択部は、特定（一定値）の電力閾値を選択する。制御部は、検出した出力電力及び特定の電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と特定の電力閾値との大小関係を比較するだけで電動機の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３１】
第３発明にあっては、電動機のトルクに関連する特徴量を検出する。トルクに関連する特徴量とは、トルク、トルク電流又は負荷電流などである。電動機の回転数が基底回転数以上でない場合（すなわち、電動機が定トルク領域で動作している場合）、特定（一定値）のトルク量閾値を選択する。制御部は、検出した特徴量及び特定のトルク量閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機を基底回転数以下の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出したトルクに関連する特徴量（物理量）と特定のトルク閾値との大小関係を比較するだけで電動機の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３２】
第４発明及び第１６発明にあっては、電動機のトルクに関連する特徴量を検出する物理量検出部と、特徴量に対する特徴量閾値を算出する閾値算出部と、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出した特徴量及び特徴量閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する制御部とを備える。トルクに関連する特徴量は、例えば、電動機（モータ）のトルク自身、トルク電流又は負荷電流などである。特徴量として、電動機のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。基底回転数は、インバータから電動機へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、電動機の極数とによって決定される同期回転数である。すなわち、電動機のモータ軸の基底回転数とインバータの周波数は一義的に決定される。
【００３３】
インバータで制御される電動機の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。制御部は、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、定出力領域で動作させた場合、検出したトルクに関連する特徴量及び特徴量閾値（例えば、トルク閾値、トルク電流閾値、負荷電流閾値など）の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。例えば、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より小さい場合、軽負荷であるので回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルク特性を実現し、かつ最大の処理能力を得ることができ、負荷変動に応じてトルクを変更することができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００３４】
第５発明にあっては、閾値算出部は、インバータで変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値に基づいて特徴量閾値を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｔｃとは、定トルク領域での一定のトルク閾値である。インバータで変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでの特徴量閾値Ｔｆは、Ｔｆ＝Ｔｃ×基底周波数／Ｆ、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以上の周波数における特徴量閾値は、周波数の増加に伴い減少し、定出力領域での電動機のトルク曲線に沿った閾値を求めることができる。制御部は、検出した特徴量及び算出した特徴量閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機のトルク曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて電気機器の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【００３５】
第６発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定出力領域で動作させた場合、検出した特徴量が特徴量閾値より大きい場合、回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出したトルク（特徴量）が特徴量閾値を超えた場合、回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて過負荷停止を防止することができる。
【００３６】
第７発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定出力領域で動作させた場合、検出した特徴量が特徴量閾値より小さい場合、回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出したトルク（特徴量）が特徴量閾値を下回る場合、回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【００３７】
第８発明及び第１７発明にあっては、電動機の出力（出力電力）を検出する物理量検出部と、電動機の出力に対する電力閾値を算出する閾値算出部と、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出した出力及び電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する制御部とを備える。基底回転数は、インバータから電動機へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、電動機の極数とによって決定される同期回転数である。すなわち、電動機のモータ軸の基底回転数とインバータの周波数は一義的に決定される。
【００３８】
インバータで制御される電動機の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。制御部は、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力（出力）及び電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機のトルクＴｍは、Ｔｍ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａは電動機の構造によって決定される係数、Ｐｗは電動機の出力電力（出力）、Ｖｆは電動機のモータ軸の回転数である。定トルク領域で動作している電動機のトルクが負荷状態により変動した場合には、電動機の回転数が変化しないとすると電動機の出力電力が変動することになる。
【００３９】
そこで、例えば、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルクを得るとともに、最適な回転数にして最大の処理能力を得ることができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００４０】
第９発明にあっては、閾値算出部は、インバータで変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値に基づいて電力閾値を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｐｃとは、定出力領域での一定の電力閾値である。インバータで変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでの電力閾値Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｐｃ×Ｆ／基底周波数、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以下の周波数における電力閾値は、周波数の増加に伴い増加し、定トルク領域での電動機の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができる。制御部は、検出した出力電力及び算出した電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。電動機の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて電気機器の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【００４１】
第１０発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を超えた場合、回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて過負荷停止を防止することができる。
【００４２】
第１１発明にあっては、制御部は、電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、電動機を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を下回る場合、回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【００４３】
第１２発明にあっては、交流電源の周波数をインバータにより当該周波数よりも低い低周波数に変換させ、回転体で所要の処理を行って、回転体による処理の可否を判定する判定部を備える。低周波数域は、例えば、数Ｈｚから２０Ｈｚ程度の周波数である。好ましくは交流電源（商用周波数、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）の１０％程度であり、５Ｈｚ又は６Ｈｚ±数Ｈｚとすることができる。電気機器が、１又は複数の回転軸を有する粉砕機である場合、所要の処理とは、回転刃で被粉砕物を粉砕することである。なお、粉砕機に限定されるものではない。
【００４４】
インバータの出力周波数を商用周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）にして動作させ、所要の処理、例えば、被粉砕物を粉砕した場合、過渡的な過負荷が発生し、回転刃（回転軸）には大きな負荷がかかる。回転軸に比べて高速で回転するモータ軸（電動機軸）の慣性が大きいので、回転軸に過負荷が加わった場合、高速で回転しているモータ軸の大きな慣性により、電動機のトルク（電動機の駆動電流により出力するトルク）を遥かに上回る慣性付加トルク（慣性モーメントと角加速度の乗算値）が生じ、実トルク（実際に負荷に与えるトルク）は、電動機のトルクと慣性付加トルクの合計値となる。すなわち、インバータを商用周波数で動作させた場合、実トルクは、電動機のトルクだけではなく、電動機のトルクに慣性付加トルクが加わった大きなトルクになる。このため、従来のように、電動機のトルクが許容範囲内にあるか否かで被粉砕物の粉砕の可否を判定した場合、実際には予期しない大きなトルクが負荷に与えられているため、実トルクが許容範囲を超えている事態が起こり得る。
【００４５】
一方、負荷に与えるトルク（実トルク）、すなわち被粉砕物を切断する力は、回転軸（回転刃）の回転数（インバータの出力周波数）の大小関係にかかわらず同じである。そこで、インバータを、出力周波数が低周波数域内にある状態で動作させて、モータ軸の回転数を小さくして（下げて）、慣性付加トルクの影響を極力少なくすることで、電動機のトルクが実トルクに近づく状態で被粉砕物を粉砕させる。この場合に電動機のトルクが許容範囲内であるか否か判定することで、当該被粉砕物を粉砕した場合に、実トルクが許容範囲内であるかを近似的に判定することができる。これにより、インバータの出力周波数を商用周波数、商用周波数以上又は商用周波数以下にした場合であっても、実トルクが許容範囲内にあるか否かを判定しているので、過渡的な過負荷が発生した場合でも実トルクが許容範囲を超えることがなく、当該被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。なお、電動機のトルクに代えて、電動機のトルク電流又は負荷電流などを用いることもできる。
【００４６】
第１３発明にあっては、検出したトルクに関連する特徴量を収集して統計値を算出する統計値算出部を備え、判定部は、算出された統計値に基づいて処理の可否を判定する。トルクに関連する特徴量は、例えば、電動機のトルクの他、電動機のトルク電流又は負荷電流などである。統計値は、例えば、特徴量（例えば、トルクなど）のピーク値を複数回検出し、検出したピーク値の平均値あるいは最大値などとすることができる。判定部は、算出した特徴量の統計値が許容範囲内（例えば、許容トルク範囲内）であるか否かに応じて所要の処理、例えば、粉砕の可否を判定する。特徴量として、電動機のトルク電流又は負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。統計値を用いることにより、被粉砕物の粉砕、破砕状態によって変化する特徴量（例えば、トルクなど）のバラツキを考慮した上で、特徴量が許容範囲内であるか否かを判定するので、被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。
【００４７】
第１４発明にあっては、交流電源の周波数を変換するインバータと、インバータで駆動される電動機と、電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体と、前述の駆動制御装置とを備える。駆動制御装置は、電気機器の回転軸の回転数を制御する。これにより、負荷特性に応じて回転軸の回転数を制御することができる。また、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。また、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施の形態１に係る駆動制御装置を備える粉砕機の設置例の概要を示す外観斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る粉砕機本体の一例を示す要部平面図である。
【図３】実施の形態１の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図４】インバータの出力電流波形の一例を示すタイムチャートである。
【図５】従来の粉砕機の回転軸の回転数とインバータの周波数との関係を示す説明図ある。
【図６】従来のインバータ制御されたモータの出力特性の一例を示す説明図である。
【図７】実施の形態１の粉砕機のモータの出力特性の一例を示す説明図である。
【図８】実施の形態１の粉砕機の閾値の選択例を示す説明図である。
【図９】実施の形態２の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２の粉砕機のトルク閾値の一例を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２の粉砕機のモータの出力特性の一例を示す説明図である。
【図１２】電動機の負荷率と力率との関係を示す説明図である。
【図１３】実施の形態２の粉砕機の動作時の特性の一例を示す説明図である。
【図１４】実施の形態３の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態３の粉砕機の電力閾値の一例を示す説明図である。
【図１６】実施の形態４の粉砕機の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１７】インバータの出力周波数が６Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図１８】インバータの出力周波数が２０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図１９】インバータの出力周波数が４０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図２０】インバータの出力周波数が６０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【図２１】インバータの出力周波数と負荷率との対応関係の一例を示す説明図である。
【図２２】トルク値の補正の一例を示す説明図である。
【図２３】実施の形態５の粉砕機本体の一例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１に係る駆動制御装置を備える粉砕機１００の設置例の概要を示す外観斜視図である。以下では、電気機器として粉砕機１００を例として説明する。なお、電気機器は、粉砕機１００に限定されるものではない。粉砕機１００は、筐体を備える粉砕機本体５０、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚなどの商用電源から供給される交流電源の周波数（基底周波数）を変換し、変換した周波数の交流電圧を出力するインバータ４０、インバータ４０が出力する交流電圧により駆動されるモータ（電動機）２０、モータ２０のモータ軸の回転数を減速する減速機３０、粉砕機１００の動作を制御する駆動制御装置としての制御部７０などを備える。粉砕機１００は、筐体内に横置きされた回転軸を有し、回転軸は、減速機３０で減速された回転数で回転する。粉砕機１００は、筐体内の回転軸に取り付けられた回転刃と筐体内に配置された固定刃との協働により被処理物を粉砕する。なお、以下の説明では、駆動制御装置としての制御部７０が電気機器としての粉砕機に組み込まれた構成としているが、制御部７０を別個の装置として粉砕機から分離した構成とすることもできる。
【００５１】
粉砕機本体５０は、上側と下側が開口した筐体を備える。粉砕機本体５０は、中央部が開口した金属製の支持台１にボルト等で固定されている。支持台１の下側には、粉砕機本体５０の下部に取り付けられた材料受部が配置されている。
【００５２】
粉砕機本体５０の上方には、略Ｓ字状の投入ホッパ６０を設けている。投入ホッパ６０の下側縁部には、開閉用の軸（不図示）を設けてあり、軸回りに約９０度投入ホッパ６０を回転させることにより、粉砕機本体５０の上方を開放することができる。投入ホッパ６０の内部は開放され、投入口６１から投入された被処理物（スプルランナ）は粉砕機本体５０へ供給される。
【００５３】
図２は実施の形態１に係る粉砕機本体５０の一例を示す要部平面図である。図２に示すように、支持台１の上面には、適長離隔した１対の金属製の固定側壁２、２を対設してあり、固定側壁２、２の両側部には、１対の金属製の揺動側壁３、３が固定側壁２、２で挟まれるように配置してあり、固定側壁２、２、及び揺動側壁３、３により筐体を構成している。そして、粉砕機本体５０の筐体は、上側及び下側が開口している。
【００５４】
一方の固定側壁２の略中央部には、軸受１０が取り付けられてあり、他方の固定側壁２には、モータ２０、減速機３０を取り付けてある。なお、図２においてインバータ４０、制御部７０は省略している。減速機３０は、ピニオン及びホイール（ギア）などを備え、モータ２０のモータ軸の回転数を減速し、減速した回転数で粉砕機本体５０の回転軸（不図示）を回転させる。回転軸は、固定側壁２、２の間に横置きに配置されている。これにより、モータ２０のモータ軸に連動して粉砕機本体５０の回転軸が回転する。
【００５５】
固定側壁２、２、及び揺動側壁３、３で囲まれる空間には、回転軸に嵌装された回転刃としての粗砕刃４、４、及び粉砕刃６、６、６が収容される。粗砕刃４、４は、回転軸の周面から円弧状に突出している。すなわち、粗砕刃４、４は、回転方向に向かって先端部（刃先部）が湾曲したアーム状をなし回転軸の軸方向に適長離隔して配置されている。粉砕刃６、６、６は、固定側壁２と粗砕刃４との間、及び粗砕刃４、４の間に配置され、回転軸方向に所定の間隔で環状溝が形成され、隣接する環状溝間の環状突起部の外周面を鋸歯状に形成している。
【００５６】
揺動側壁３、３は、回転軸に平行な揺動軸（不図示）の回りに揺動可能であり、揺動側壁３、３を開くことにより、筐体内部が上向きに開放される。一方の揺動側壁３の内側には、各粗砕刃４、及び各粉砕刃６との協働により被処理物（スプルランナ）を粉砕するための矩形の板状の第１固定刃７ａ、…、及び第２固定刃７ｂで構成される固定刃７が、内側に向かって下方向に傾斜するように固定されている。
【００５７】
第１固定刃７ａは、長手方向の寸法が粉砕刃６の軸方向の寸法と略同一であり、長辺側の一方の縁部は、粉砕刃６の刃先と噛み合うように凹凸状に形成された歯部を有し、ボルト９、…で揺動側壁３の内側に固定されている。また、第１固定刃７ａの短辺側であって粗砕刃４と近接する縁部には、粗砕刃４との協働により被処理物を粉砕する歯部を形成している。
【００５８】
第２固定刃７ｂは、長手方向の寸法が揺動側壁３の軸方向の寸法と略同一であり、長辺側の一方の縁部であって、粗砕刃４と近接する箇所には、粗砕刃４との協働により被処理物を粉砕する歯部を形成している。第２固定刃７ｂは、ボルト（不図示）により第１固定刃７ａ、…の長辺側の他方の縁部に当接するように揺動側壁３の内側に固定されている。
【００５９】
揺動側壁３の内側であって固定刃７の下側には、粗砕刃４、４で粗砕され、所定の大きさに粉砕されていない被処理物が排出されることを防止するため、粗砕刃カバー（不図示）が設けられている。粗砕刃カバーは、粗砕刃４、４の回転軌道を覆うように内側に円弧状の溝加工が施されている。
【００６０】
他方の揺動側壁３の内側には、粉砕刃６、６、６で所定の大きさ（粒形状）に粉砕された粉砕材を掻き落とし、筐体の下側の材料受部へ排出するための略矩形の板状のスクレーパ５が、ボルト８、８、８により内側に向かって下方向に傾斜するように固定されている。
【００６１】
スクレーパ５は、粗砕刃４、４が回転する部分に矩形状の切り込みを形成してあり、長辺側の一方の縁部であって、粉砕刃６、６、６と近接する箇所には、粉砕刃６の刃先と噛み合うように凹凸状に形成された掻き落とし部を形成している。
【００６２】
揺動側壁３の内側であってスクレーパ５の下側には、粗砕刃４、４で粗砕され、未だ所定の大きさに粉砕されていない被処理物が排出されることを防止するため、粗砕刃カバーが設けられている。粗砕刃カバーは、粗砕刃４、４の回転軌道を覆うように内側に円弧状の溝加工が施されている。両方の揺動側壁３、３を閉じた場合、各粗砕刃カバーは、一端部でお互いに当接して、粗砕刃４、４の回転軌道を覆う空間を形成し、未粉砕の被処理物が排出されることを防止する。
【００６３】
各固定側壁２、及び各揺動側壁３で構成される筐体の４隅には、揺動側壁３、３を固定側壁２、２に固定するため一面がテーパ状のロック部材１３、…が取り付けられるようになっており、テーパ状の一面で固定側壁２、揺動側壁３の端部を挟み込み、ロック部材１３に螺合したレバー１２を締め付けることにより、揺動側壁３、３を固定側壁２、２に固定する。各揺動側壁３は、揺動側壁３に固定されたハンドル１４を持って開閉することができる。
【００６４】
被処理物を粉砕する場合、レバー１２を締め付けることにより、揺動側壁３、３を固定側壁２、２に固定する。筐体の上部に配置された投入ホッパ６０に被処理物を投入し、インバータ４０の電源をオンにすると、回転軸が所定の回転数で回転し、粗砕刃４、粉砕刃６が回転する。回転方向は、粗砕刃４、及び粉砕刃６が上側から下側に向かって固定刃７と噛み合うとともに、下側から上側に向かってスクレーパ５と噛み合う方向である。
【００６５】
これにより、被処理物は、まず粗砕刃４と固定刃７との協働により粗砕され、粉砕刃６に食い込み易い大きさに細断される。粗砕された被処理物は、粉砕刃６と第１固定刃７ａとの協働により所定の大きさの粉砕材に粉砕され、粉砕刃６の回転に伴って筐体の下側に送られ、材料受部に排出される。また、所定の大きさに粉砕された粉砕材のうち、静電気で粉砕刃６の側面に付着したものは、粉砕刃６とスクレーパ５との協働によりスクレーパ５の下面で掻き落とされ、材料受部に排出される。
【００６６】
粗砕刃４により粗砕された被処理物の一部は、粗砕刃４の回転により固定刃７の下側に送られるが、粗砕刃カバーで受け止められ、再び各粉砕刃６の上側に送られるとともに、材料受部に誤って排出されることを防止する。
【００６７】
図３は実施の形態１の粉砕機１００の回路構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、インバータ４０は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧を所要の周波数に変換し、変換した出力電圧をモータ２０へ供給する。モータ２０は、例えば、誘導電動機であり、インバータ４０から供給された交流電圧に応じて駆動される。モータ２０のモータ軸の回転数は減速機３０で減速され、粉砕機本体５０の回転軸は減速機３０により減速された回転数で回転する。
【００６８】
インバータ４０は、モータ２０の出力に関する物理量を取得し、取得した物理量を制御部７０へ出力する。モータ２０の出力に関する物理量は、例えば、モータ２０のトルク（駆動トルク）、トルク電流、負荷電流又は出力電力などである。物理量として、モータ２０のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。インバータ４０は、上述の物理量のすべてを出力する必要はなく、トルク、トルク電流、負荷電流又は出力電力の少なくとも１つを含んでいればよい。また、以下の説明では、トルクに関連する特徴量は、モータ２０のトルク、トルク電流又はモータの負荷電流などである。
【００６９】
インバータ４０は、モータ２０へ出力する出力電流によりモータ２０のトルクを取得することができる。より具体的には、インバータ４０の出力電流は、モータ２０のトルクに応じたトルク電流（有効電流）成分とトルクに寄与しない無効電流成分との合計であるので、出力電流から無効電流成分を減算したトルク電流に基づいてモータ２０のトルクを求めることができる。
【００７０】
図４はインバータ４０の出力電流波形の一例を示すタイムチャートである。図４において、横軸は時間を示し、縦軸はインバータ４０の出力電流を示す。インバータ４０の出力電流は、粉砕機本体５０が被処理物を粉砕していない無負荷の状態での無効電流と、被処理物を粉砕している負荷状態のトルク電流（有効電流）との合計で表すことができる。図４の例では、トルク電流が時間の経過とともに変動しており、被処理物が粉砕される過程で生じるトルクが変動している様子がわかる。なお、出力電流の波形は一例であって、図４の例に限定されるものではない。
【００７１】
インバータ４０の出力周波数とモータ軸の回転数との関係は、Ｖｆ＝１２０×Ｆ／Ｓで表すことができる。ここで、Ｖｆはモータ２０のモータ軸の回転数で、Ｓはモータ２０極数で、Ｆはインバータ４０の出力周波数である。例えば、モータ２０が４極であり、インバータ４０の出力周波数Ｆが５０Ｈｚの場合、モータ軸の回転数Ｖｆは１５００ｒｐｍとなり、インバータ４０の出力周波数Ｆが６０Ｈｚの場合、モータ軸の回転数Ｖｆは１８００ｒｐｍとなる。
【００７２】
減速機３０の減速比は、例えば、１／１６０であり、従来の減速機の減速比（例えば、１／８０）よりも減速の割合を大きくしている。
【００７３】
次に、インバータ制御されたモータの出力特性について説明する。図５は従来の粉砕機の回転軸の回転数とインバータの周波数との関係を示す説明図であり、図６は従来のインバータ制御されたモータの出力特性の一例を示す説明図である。図５に示すように、従来、減速機の減速比は、１／８０程度のものが用いられていた。インバータの出力電圧の基底周波数を５０Ｈｚとした場合、４極のモータのモータ軸の回転数（基底回転数）は１５００ｒｐｍとなり、減速比１／８０で減速された粉砕機の回転軸の回転数は、１８．７５ｒｐｍである。また、インバータの出力電圧の基底周波数を６０Ｈｚとした場合、４極のモータのモータ軸の回転数（基底回転数）は１８００ｒｐｍとなり、減速比１／８０で減速された粉砕機の回転軸の回転数は、２２．５ｒｐｍである。
【００７４】
図６において、横軸はインバータの周波数及び粉砕機の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータの出力トルク及び出力電力を示す。図６に示すように、インバータの周波数を６０Ｈｚ（基底周波数）としたときのモータのモータ軸の基底回転数が１８００ｒｐｍに対応する粉砕機の回転軸の回転数である２２．５ｒｐｍを境にしてモータの出力特性が変わる。基底周波数、すなわち基底回転数（回転軸の回転数２２．５ｒｐｍに相当）以下では、定トルク特性となり、基底回転数以上では定出力特性となる。
【００７５】
図６中、実線で示すモータのトルク曲線（トルク特性）のように、モータのトルクは、定トルク領域では一定となり、定出力領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。定出力領域におけるモータのトルク曲線上ではモータの出力電力が一定となる。
【００７６】
また、図６中、破線で示すモータの電力曲線（出力電力特性）のように、モータの出力電力は、定トルク領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に大きくなり、定出力領域では一定となる。定出力領域ではインバータの周波数が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。定トルク領域におけるモータの電力曲線上ではモータのトルクが一定となる。
【００７７】
従来の粉砕機にあっては、粉砕処理能力を高めるために回転軸の回転数をある程度以上維持しつつ、多種多様な負荷による負荷変動に対応するため、十分な大きさのトルクが得られるように減速機の減速比を１／８０程度のものとしていた。減速比を仮にさらに大きくした場合（すなわち、減速の割合をさらに大きくした場合）には、モータの基底回転数に対応する粉砕機の回転軸の回転数が小さくなり、定トルク特性が得られる周波数範囲が狭くなるとともに、回転軸の回転数を上げたときには、定出力特性となって十分なトルクが得られないという事態になるからである。
【００７８】
図７は実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０の出力特性の一例を示す説明図である。図７において、横軸はインバータ４０の周波数及び粉砕機１００の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力トルク及び出力電力を示す。図７中、実線は実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０のトルク曲線（トルク特性）を示し、破線は粉砕機１００のモータ２０の電力曲線（出力電力特性）を示す。また、細破線は図６で例示した従来の粉砕機のモータのトルク曲線（トルク特性）を示す。
【００７９】
図７中の細破線で示すように、従来の粉砕機のモータは、粉砕機の回転軸の回転数が２２．５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、２２．５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。従来の粉砕機は、負荷変動を見込んで最大のトルクが常に得られるように定トルク特性で運転されるが、粉砕機の通常の運転では、最大トルク付近で運転されることは極めて少なく常に余裕を有して動作する設計になっている。このため、大容量（例えば、０．７５ｋＷ）のモータを低い負荷率で運転することになり、十分な省エネ運転になっていない。
【００８０】
一方、図７中の実線で示すように、実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０は、減速機３０の減速比が、従来の１／８０より大きい１／１６０であるので、インバータ４０の基底周波数６０Ｈｚでモータ２０のモータ軸が１８００ｒｐｍの基底回転数で回転した場合、粉砕機１００の回転軸の回転数は１１．２５ｒｐｍとなる。すなわち、実施の形態１の粉砕機１００のモータ２０は、粉砕機１００の回転軸の回転数が１１．２５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、従来の粉砕機と同じトルクを出力することができ、回転数が１１．２５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。また、実施の形態１のモータ２０の容量（定格）は０．４ｋＷであり、従来の粉砕機で用いられたモータの容量よりも小さい。なお、モータ２０の容量（定格）は一例であって、０．４ｋＷに限定されるものではない。
【００８１】
制御部７０は、モータ２０の出力に関する物理量を検出する物理量検出部７１、モータ２０のモータ軸の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部７２、回転数判定部７２での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する閾値選択部７３、インバータ４０が出力する交流電源の周波数を制御することにより、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する回転数制御部７４、物理量に対する閾値などの所定の情報を記憶する記憶部７５などを備える。
【００８２】
物理量検出部７１は、インバータ４０が出力する物理量を検出する。物理量は、例えば、モータ２０のトルク（駆動トルク）、トルク電流、負荷電流又は出力電力などである。なお、物理量検出部７１は、モータ２０のトルク、トルク電流、負荷電流又は出力電力の少なくとも１つを検出すればよい。なお、インバータ４０が物理量を出力しない構成である場合には、物理量検出部７１は、インバータ４０以外（例えば、モータ２０など）から物理量を検出するようにすればよい。
【００８３】
回転数判定部７２は、モータ２０のモータ軸の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する。基底回転数は、インバータ４０がモータ２０へ出力する基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚなど）と、モータ２０の極数とによって決定される同期回転数である。モータ２０の基底回転数とインバータ４０の基底周波数は一義的に決定されるので、回転数判定部７２でモータ２０の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定することは、インバータ４０の周波数が基底周波数以上であるか否かを判定することと同義である。
【００８４】
図７で例示したように、インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数（基底周波数以下の周波数）では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数（基底周波数以上の周波数）では定出力特性（定出力電力特性）を有する。すなわち、回転数判定部７２は、モータ２０が定トルク領域で動作しているのか、定出力領域で動作しているのかを判定する。
【００８５】
なお、基底回転数（基底周波数）以上であるか否かの判定は、基底回転数（基底周波数）自身を境界として判定する場合だけでなく、基底回転数（基底周波数）を中心にして所定の許容幅を設け、許容幅の境界よりも大きいか、あるいは小さいかで判定してもよい。例えば、基底周波数が６０Ｈｚである場合、６０Ｈｚ以上であるか否かで判定する方法、６０Ｈｚ−２０Ｈｚ＝４０Ｈｚ以上であるか否かで判定する方法、６０Ｈｚ＋２０Ｈｚ＝８０Ｈｚ以上であるか否かで判定する方法など、いずれの方法を採用してもよい。
【００８６】
閾値選択部７３は、回転数判定部７２での判定結果に応じて物理量に対する閾値を選択する。
【００８７】
図８は実施の形態１の粉砕機１００の閾値の選択例を示す説明図である。図８に示すように、例えば、モータ２０の回転数が基底回転数以上（インバータ４０の周波数が基底周波数以上）であると判定された場合（モータ２０が定出力領域で動作していると判定された場合）、モータ２０の出力電力（物理量）に対する電力閾値を選択する。モータ２０が定出力領域で動作している場合には、モータ２０の出力電力は一定であるので、一定値（特定）の電力閾値を用いることができる。
【００８８】
また、モータ２０の回転数が基底回転数以上（インバータ４０の周波数が基底周波数以上）でないと判定された場合（モータ２０が定トルク領域で動作していると判定された場合）、モータ２０のトルク（物理量）に対するトルク閾値を選択する。モータ２０が定トルク領域で動作している場合には、モータ２０のトルクは一定であるので、一定値（特定）のトルク閾値を用いることができる。なお、電力閾値及びトルク閾値は、予め記憶部７５に記憶しておく。
【００８９】
回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出した物理量及び閾値選択部７３で選択した閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。すなわち、モータ２０が定出力領域で動作している場合には、物理量としてモータ２０の出力電力を検出し、検出した出力電力と電力閾値との大小関係に応じてモータ２０の回転数を制御する。
【００９０】
なお、インバータ４０の出力電圧の周波数、モータ２０のモータ軸の回転数及び粉砕機本体５０の回転軸の回転数は一義的に決定され、いずれか１つを変更した場合、他も連動して変化するので、回転数制御部７４が、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御することは、インバータ４０の出力電圧の周波数を制御すること、あるいはモータ２０のモータ軸の回転数を制御することと同義である。本実施の形態では、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御すること、インバータ４０の出力電圧の周波数を制御すること、及びモータ２０のモータ軸の回転数を制御することは同じものとする。
【００９１】
モータ２０のトルクＴｒは、Ｔｒ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａはモータ２０の構造によって決定される係数、Ｐｗはモータ２０の出力電力、Ｖｆはモータ２０のモータ軸の回転数である。定出力領域で動作しているモータ２０のトルクが負荷状態により変動した場合には、モータ２０の回転数が変化しないとするとモータ２０の出力電力が変動することになる。そこで、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。
【００９２】
一方、モータ２０が定トルク領域で動作している場合には、物理量としてモータ２０のトルク（又はトルクに関連するトルク電流又は負荷電流など）を検出し、検出したトルクとトルク閾値との大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【００９３】
上述のように、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較するだけでモータ２０の回転数を負荷に応じて制御することができるので、例えば、インバータがモータ２０の出力電力だけを出力するような比較的低コストのインバータを用いて電気機器の回転数制御を行うことが可能となる。また、モータ２０の定出力領域におけるトルク値は回転数に応じて変化するので、検出したトルクと閾値とを比較する場合、モータ２０の回転数に応じて異なる閾値を用いる必要がある。このため、モータ２０の回転数制御を行う際には、回転数に応じた閾値を計算する必要があり、計算処理に伴う構成の追加によりコスト高となってしまう。検出した出力電力（物理量）と電力閾値との大小関係を比較することにより、トルクの閾値の計算が不要となり、コスト低減を図ることができ、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００９４】
閾値選択部７３で選択する閾値は一定値（特定）を選択することができる。すなわち、物理量検出部７１は、モータ２０の出力電力を検出し、モータ２０の回転数が基底回転数以上である場合（すなわち、モータ２０が定出力領域で動作している場合）、閾値選択部７３は、一定値の電力閾値を選択する。回転数制御部７４は、検出した出力電力及び一定値の電力閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出した出力電力（物理量）と一定値の電力閾値との大小関係を比較するだけでモータ２０の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００９５】
また、物理量検出部７１は、モータ２０のトルクに関連する特徴量を検出する。トルクに関連する特徴量とは、トルク、トルク電流又は負荷電流などである。モータ２０の回転数が基底回転数以上でない場合（すなわち、モータ２０が定トルク領域で動作している場合）、閾値選択部７３は、一定値のトルク量閾値を選択する。回転数制御部７４は、検出した特徴量及び一定値のトルク量閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させる場合、負荷の状態に応じて回転数を制御する際に、検出したトルクに関連する特徴量（物理量）と一定値のトルク閾値との大小関係を比較するだけでモータ２０の回転数を負荷に応じて制御することができるので、閾値の計算が不要となり、簡便な構成で負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【００９６】
（実施の形態２）
図９は実施の形態２の粉砕機１２０の回路構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の粉砕機１００との相違点は、回転数判定部７２、閾値選択部７３に代えてトルク閾値算出部７６を備える点である。実施の形態１では、閾値を選択する構成であったが、実施の形態２では、トルク閾値を算出する。
【００９７】
物理量検出部７１は、モータ２０のトルクに関連する特徴量を検出する。トルクに関連する特徴量は、例えば、モータ２０のトルク自身、トルク電流又は負荷電流などである。特徴量として、モータ２０のトルク電流又は電動機の負荷電流を検出する場合には、検出したトルク電流又は負荷電流をトルクに変換すればよい。
【００９８】
回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出した特徴量及び特徴量閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【００９９】
インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、定出力領域で動作させた場合、検出したトルクに関連する特徴量及び特徴量閾値（例えば、トルク閾値、トルク電流閾値、負荷電流閾値など）の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。なお、トルク閾値は、一定の幅で示される電気機器の回転体の慣性を含めた最大瞬間出力可能トルクと連続出力可能トルクの間で設定することができる。
【０１００】
例えば、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出したトルクに関連する特徴量が特徴量閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルク特性を実現し、かつ最大の処理能力を得ることができ、負荷変動に応じてトルクを変更することができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【０１０１】
図１０は実施の形態２の粉砕機１２０のトルク閾値の一例を示す説明図である。図１０において、横軸は粉砕機１２０の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力トルクを示す。図１０中実線は、モータ２０の連続出力可能トルク特性を示し、いわゆる定格（１００％）でのトルク特性を表す。また、図１０中一点鎖線は、短時間であれば出力可能な電気機器の回転体の慣性を含めた最大瞬間出力可能トルク特性を示し、例えば、定格の２００％程度の出力である。また、破線はトルク閾値を示し、例えば、定格の１２０％〜２００％程度の値を設定することができる。トルク閾値は、トルク閾値算出部７６で算出することができるが、予め算出した値を記憶部７５に記憶しておくこともできる。
【０１０２】
また、図１０に例示するトルク閾値は、１つの曲線（直線）で示されるが、これに限定されるものではなく、上限トルク閾値と、当該上限トルク閾値よりも小さい下限トルク閾値を算出し、検出したトルクが上限トルク閾値と下限トルク閾値との間になるように粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御することもできる。
【０１０３】
トルク閾値算出部７６は、インバータ４０で変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値Ｔｃに基づいてトルク閾値（特徴量閾値）を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｔｃとは、定トルク領域での一定のトルク閾値である。インバータ４０で変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでのトルク閾値Ｔｆは、Ｔｆ＝Ｔｃ×基底周波数／Ｆ、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以上の周波数におけるトルク閾値は、周波数の増加に伴い減少し、定出力領域でのモータ２０のトルク曲線に沿った閾値を求めることができる。なお、図１０の例では基底周波数を６０Ｈｚとしている。
【０１０４】
回転数制御部７４は、検出したトルク（特徴量）及び算出したトルク閾値（特徴量閾値
の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０のトルク曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【０１０５】
トルク閾値の算出は、上述のように算出する方法の他、以下のようにして求めることもできる。
【０１０６】
例えば、トルク閾値算出部７６は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、すなわち定トルク領域で動作させた場合に、所定時間の間に物理量検出部７１で検出したトルクに基づいてトルク閾値を算出する。所定時間は、例えば、１分、２分、５分など適宜設定することができる。所定時間に亘ってトルクを検出することにより、負荷の変動特性を把握することができる。回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出したトルク及び算出したトルク閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。負荷変動に応じたトルク閾値を算出することができるので、負荷変動を予め予測して最適な回転数及びトルクで運転することができる。
【０１０７】
より具体的には、トルク閾値算出部７６は、所定時間（例えば、１分、２分、５分など）の間に物理量検出部７１で検出したトルクの最大値をトルク閾値として算出する。例えば、トルク電流のピーク値に対応するトルク値をトルク閾値とすることができる。これにより、負荷に応じた最適かつ最大の回転数で運転することができる。
【０１０８】
また、トルク閾値算出部７６は、所定時間（例えば、１分、２分、５分など）の間に物理量検出部７１で検出したトルクの統計値に基づいてトルク閾値を算出することもできる。統計値は、平均値でもよく、あるいは極大値の平均値でもよい。これにより、負荷に応じた最適かつ最大の回転数で運転することができる。
【０１０９】
また、モータ２０の定出力領域において、一定値のトルク閾値（例えば、定トルク領域での一定値のトルク閾値と同一の閾値など）を設定しておき、定出力領域でモータ２０を動作させた場合のインバータ４０の周波数と物理量検出部７１で検出したトルクに基づいて、検出したトルクを補正し、補正後のトルクと一定値のトルク閾値との大小関係を比較することもできる。例えば、インバータ４０の周波数をＦ、検出したトルクをＴｍとすると、補正後のトルクＴｍａは、Ｔｍａ＝Ｔｃ×Ｆ／基底周波数の式で求めることができる。ここで、基底周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、Ｔｃは定トルク領域での定格トルクである。すなわち、インバータ４０の周波数が基底周波数より大きくなると、検出されるトルクは、定格トルクに比べて徐々に減少するので、補正後のトルクＴｍａを、検出したトルクよりも大きくして、一定値のトルク閾値と比較する。
【０１１０】
図１１は実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０の出力特性の一例を示す説明図である。図１１において、横軸はインバータ４０の周波数と粉砕機１００の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力トルクを示す。図１１中、実線は実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０の出力特性を示し、破線は図６で例示した従来の粉砕機のモータの出力特性を示す。なお、図１１のモータ２０の出力特性は、図７、図８に例示したモータ２０の出力特性と同等である。
【０１１１】
図１１中の破線で示すように、従来の粉砕機のモータは、粉砕機の回転軸の回転数が２２．５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、２２．５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。従来の粉砕機は、負荷変動を見込んで最大のトルクが常に得られるように定トルク特性で運転されるが、粉砕機の通常の運転では、最大トルク付近で運転されることは極めて少なく常に余裕を有して動作する設計になっている。このため、大容量（例えば、０．７５ｋＷ）のモータを低い負荷率で運転することになり、十分な省エネ運転になっていない。
【０１１２】
一方、図１１中の実線で示すように、実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０は、減速機３０の減速比の度合が、従来の１／８０より大きい１／１６０であるので、インバータ４０の基底周波数６０Ｈｚでモータ２０のモータ軸が１８００ｒｐｍの基底回転数で回転した場合、粉砕機１２０の回転軸の回転数は１１．２５ｒｐｍとなる。すなわち、実施の形態２の粉砕機１２０のモータ２０は、粉砕機１２０の回転軸の回転数が１１．２５ｒｐｍ以下では定トルク特性であり、従来の粉砕機と同じトルクを出力することができ、回転数が１１．２５ｒｐｍ以上では定出力特性となり、トルクは回転数の増加に伴って減少する。また、実施の形態２のモータ２０の容量（定格）は０．４ｋＷであり、従来の粉砕機で用いられたモータの容量よりも小さい。
【０１１３】
図１１中のＡで示す領域内のように重負荷で大きいトルクを必要とする場合、すなわち、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より大きい場合、回転数制御部７４は、インバータ４０の周波数を小さくすることにより粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出したトルクがトルク閾値を超えた場合、回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【０１１４】
また、図１１中のＢで示す領域内のように軽負荷で大きいトルクを必要としない場合、すなわち、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より小さい場合、回転数制御部７４は、インバータ４０の周波数を大きくすることにより粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出したトルクがトルク閾値を下回る場合、回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。また、本実施の形態では、インバータ４０として周波数可変の汎用のインバータを用いることができる。
【０１１５】
回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より大きい場合、検出したトルクがトルク閾値以下になるまで、所定の減速勾配で回転数を下げる。所定の減速勾配は、例えば、１秒間でインバータの周波数を５Ｈｚだけ減少させたときの回転軸の回転数とすることができる。なお、回転数は、時間変化に対応して連続的に変化させてもよく、離散的（段階的）に変化させてもよい。これにより、回転軸の回転数を急激ではなく徐々に下げることができる。なお、減速勾配は、上述の５Ｈｚに限定されるものではない。
【０１１６】
回転数制御部７４は、所定時間の間、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より小さい場合、所定の加速勾配で回転数を上げる。所定時間は、例えば、１０分、５分など予め設定しておくことができる。また、所定の加速勾配は、例えば、１秒間でインバータの周波数を５Ｈｚだけ増加させたときの回転軸の回転数とすることができる。なお、回転数は、時間変化に対応して連続的に変化させてもよく、離散的（段階的）に変化させてもよい。これにより、回転軸の回転数を急激ではなく徐々に上げることができる。なお、加速勾配は、上述の５Ｈｚに限定されるものではない。
【０１１７】
図１１の破線で示すように、従来の粉砕機にあっては、減速機の減速比を、例えば、１／８０程度にすることにより、モータの基底回転数が１８００ｒｐｍ（インバータの基底周波数が６０Ｈｚ）では粉砕機の回転軸の回転数が２２．５ｒｐｍ程度まで定トルク特性が得られるようにしていた。また、モータの基底回転数が１５００ｒｐｍ（インバータの基底周波数が５０Ｈｚ）では粉砕機の回転軸の回転数が１８．７５ｒｐｍ程度まで定トルク特性が得られるようにしていた。
【０１１８】
実施の形態２では、減速機３０の減速比の度合を従来のものより大きくし（例えば、１／１６０など）、モータ２０を基底回転数の回転数で動作させた場合、粉砕機１００の回転軸の回転数が１８ｒｐｍ以下となるようにする。なお、図１１の例では、インバータ４０の基底周波数が６０Ｈｚの場合、モータ２０の基底回転数での粉砕機１２０の回転軸の回転数は、１１．２５ｒｐｍとなり、インバータ４０の基底周波数が５０Ｈｚの場合、モータ２０の基底回転数での粉砕機１２０の回転軸の回転数は、９．３７５ｒｐｍとなり、いずれも１８ｒｐｍ以下である。
【０１１９】
これにより、モータ２０の定トルク領域の範囲を従来のものより狭くし、定出力領域の範囲を広くすることができ、負荷変動に対応して広い範囲で回転数及びトルクの調整を行うことができるので、より大きな負荷変動に対応することができる。なお、モータ２０の基底回転数での粉砕機１２０の回転軸の回転数は、図１１に例示する１１．２５ｒｐｍに限定されるものではなく、１８ｒｐｍ以下であれば、従来に比べて回転軸の回転数の広い範囲で定出力特性を活用することができる。
【０１２０】
また、回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、すなわち定トルク範囲でモータ２０を動作させた場合に、物理量検出部７１で検出したトルクがトルク閾値より大きい場合、回転数制御を行うことなくモータ２０を停止させる。定トルク範囲のトルク値は、定出力範囲のトルク閾値よりも大きい値となるので、このような大きなトルク閾値を超えるようなトルクが発生した場合には、回転体などに予期せぬ金属片などが混入したと判断してモータ２０を停止させることにより、電気機器の破損を防止することができ、電気機器の保護を図ることができる。
【０１２１】
図１２は電動機の負荷率と力率との関係を示す説明図である。従来のモータ及び実施の形態２のモータ２０は、図１２に示す一般の電動機が有する特性と同様の特性を有する。すなわち、負荷率が小さいほど力率が小さくなり効率は低下する。図６及び図１１で例示したように、従来のモータは、負荷変動に対応するため、大容量（例えば、０．７５ｋＷ）のモータを低い負荷率で運転することになり、力率が小さくなり効率が低下するため、十分な省エネ運転になっていない。実施の形態２のモータ２０は、小さい容量（例えば、０．４ｋＷ）にすることにより負荷率を上げて力率を大きくすることができるので、粉砕機１２０をモータ２０の定トルク特性で運転する場合でも省エネを図ることができる。
【０１２２】
図１３は実施の形態２の粉砕機１２０の動作時の特性の一例を示す説明図である。図１３では、比較のため従来の粉砕機の場合を比較例として挙げている。本実施例も比較例も同一の負荷状態（同じ被処理物を同量粉砕した状態）で運転した場合を示す。本実施例では、インバータ４０の周波数は１２０Ｈｚ、モータ２０の定格は０．４ｋＷ、減速機３０の減速比は１／１６０で力率が０．４３、消費電力は９８．３Ｗであった。これに対し比較例では、インバータの周波数は６０Ｈｚ、モータの定格は０．７５ｋＷ、減速機の減速比は１／８０で力率が０．２３、消費電力は１５５．２Ｗであった。本実施例の方が比較例よりも３６．７％省エネであることがわかる。
【０１２３】
トルクに関連する特徴量として、モータ２０のトルクを検出する構成に代えて、モータ２０のトルク電流Ｉｒ又はモータ２０の負荷電流Ｉなどを用いることもできる。すなわち、物理量検出部７１は、モータ２０のトルク電流Ｉｒを検出する構成でもよく、あるいはモータ２０の負荷電流を検出する構成でもよく、いずれもモータ２０のトルクの代用特性としての特徴量を検出するものである。
【０１２４】
モータ２０の入力電圧と入力電流との位相角をθとすると、トルク電流Ｉｒ＝負荷電流Ｉ×ｃｏｓθの関係がある。ｃｏｓθは力率である。力率ｃｏｓθは、負荷状態に応じて、例えば、２０％〜８０％程度の値を用いることができる。
【０１２５】
また、トルクＴｍとトルク電流Ｉｒとの関係は、例えば、Ｔｍ＝ｋ×Ｐｗ／Ｖｆ、Ｐｗ＝Ｖ×Ｉｒ×ηと関係付けることができる。ここで、ｋはモータ２０により決定される定数、Ｐｗは出力電力、Ｖｆはモータ２０の回転数、Ｖは入力電圧、ηは効率である。すなわち、モータ２０のトルク電流Ｉｒ又はモータ２０の負荷電流Ｉを検出することにより、モータ２０のトルクを求めることができる。
【０１２６】
（実施の形態３）
図１４は実施の形態３の粉砕機１４０の回路構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の粉砕機１００との相違点は、回転数判定部７２、閾値選択部７３に代えて電力閾値算出部７７を備える点である。実施の形態１では、閾値を選択する構成であったが、実施の形態２では、モータ２０の電力閾値（出力電力閾値）を算出する。
【０１２７】
物理量検出部７１は、モータ２０の出力電力（出力）を検出する。
【０１２８】
回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出した出力電力及び電力閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【０１２９】
インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性（定出力電力特性）を有する。回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力及び電力閾値の大小関係に応じて回転軸の回転数を制御する。モータ２０のトルクＴｍは、Ｔｍ＝ａ×Ｐｗ／Ｖｆで表すことができる。ここで、ａはモータ２０の構造によって決定される係数、Ｐｗはモータ２０の出力電力、Ｖｆはモータ２０のモータ軸の回転数である。定トルク領域で動作しているモータ２０のトルクが負荷状態により変動した場合には、モータ２０の回転数が変化しないとするとモータ２０の出力電力が変動することになる。
【０１３０】
そこで、例えば、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転数を上げて粉砕処理能力を高める。また、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、重負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルクを得るとともに、最適な回転数にして最大の処理能力を得ることができるので、予め大容量（大定格）の電動機を設ける必要がなく、また大容量の電動機を低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量の電動機を用いることができるとともに省エネを図ることができる。また、負荷特性に応じて電機機器の回転数を制御することができる。
【０１３１】
図１５は実施の形態３の粉砕機１４０の電力閾値の一例を示す説明図である。図１５において、横軸は粉砕機１４０の回転軸の回転数を示し、縦軸はモータ２０の出力電力を示す。図１５中実線は、モータ２０の連続出力可能電力特性を示し、いわゆる定格（１００％）での出力電力特性を表す。また、破線は電力閾値を示し、例えば、定格の１２０％〜２００％程度の値を設定することができる。電力閾値は、電力閾値算出部７７で算出することができるが、予め算出した値を記憶部７５に記憶しておくこともできる。
【０１３２】
また、図１５に例示する電力閾値は、１つの曲線（直線）で示されるが、これに限定されるものではなく、上限電力閾値と、当該上限電力閾値よりも小さい下限電力閾値を算出し、検出した出力電力が上限電力閾値と下限電力閾値との間になるように粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御することもできる。
【０１３３】
電力閾値算出部は、インバータ４０で変換した周波数及び基底回転数に対応する基準閾値Ｐｃに基づいて電力閾値を算出する。基底回転数（基底周波数）に対応する基準閾値Ｐｃとは、定出力領域での一定の電力閾値である。インバータ４０で変換された周波数をＦとすると、周波数Ｆでの電力閾値Ｐｆは、Ｐｆ＝Ｐｃ×Ｆ／基底周波数、の式により算出することができる。すなわち、基底周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）以下の周波数における電力閾値は、周波数の増加に伴い増加し、定トルク領域でのモータ２０の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができる。なお、図１５の例では基底周波数を６０Ｈｚとしている。
【０１３４】
回転数制御部７４は、検出した出力電力及び算出した電力閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。モータ２０の出力電力曲線に沿った閾値を求めることができるので、負荷変動に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数が変化した場合でも、負荷変動に応じた閾値を使用することができ、電気機器の回転軸の回転数を最適にしつつ最適なトルクを出力して運転することができる。
【０１３５】
回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、モータ２０を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より大きい場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を超えた場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を下げることによりトルクを増加させる。これにより、重負荷になった場合でも、必要なトルクが得られ、負荷変動に対応させて過負荷停止を防止することができる。
【０１３６】
また、回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以下の回転数で動作させた場合、すなわち、モータ２０を定トルク領域で動作させた場合、検出した出力電力が電力閾値より小さい場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げる。例えば、負荷変動により検出した出力電力が電力閾値を下回る場合、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げることによりトルクを減少させる。これにより、軽負荷になった場合でも、必要なトルクを維持しつつ回転数を増やすことができ、負荷変動に対応させて粉砕処理能力を高めることができる。
【０１３７】
なお、モータ２０の定トルク領域において、一定値の電力閾値（例えば、定出力領域での一定値の電力閾値と同一の閾値など）を設定しておき、定トルク領域でモータ２０を動作させた場合のインバータ４０の周波数と物理量検出部７１で検出した出力電力に基づいて、検出した出力電力を補正し、補正後の出力電力と一定値の電力閾値との大小関係を比較することもできる。例えば、インバータ４０の周波数をＦ、検出した出力電力をＰｗとすると、補正後の出力電力Ｐｗａは、Ｐｗａ＝Ｐｗｃ×Ｆ／基底周波数の式で求めることができる。ここで、基底周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、Ｐｗｃは定出力領域での定格出力電力である。すなわち、定トルク領域において、インバータ４０の周波数が大きくなると、検出される出力電力は、定格出力電力に向かって徐々に増加するので、補正後の出力電力Ｐｗａは、検出した出力電力よりも大きくして、一定値の電力閾値と比較する。
【０１３８】
（実施の形態４）
図１６は実施の形態４の粉砕機１６０の回路構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１〜３の粉砕機との相違点は、判定部７８、トルク値算出部７９、負荷率特定部８０、トルク値補正部８１、操作部８２、表示部８３などを備える点である。
【０１３９】
判定部７８は、交流電源の周波数（例えば、定格周波数であり、商用周波数とすることができる）をインバータ４０により当該周波数よりも低い低周波数域に変換させ、被粉砕物を実際に粉砕して、モータ２０の許容トルク範囲内での当該被粉砕物の粉砕の可否を判定する。許容トルクは、例えば、モータ２０の連続出力可能トルクから、短時間出力可能な最大瞬間出力可能トルクまでの範囲内の所望のトルク閾値以下であれば、許容範囲内とすることができる。
【０１４０】
インバータ４０の定格周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、低周波数域は、例えば、数Ｈｚから２０Ｈｚ程度の周波数である。好ましくは定格周波数の１０％程度であり、５Ｈｚ又は６Ｈｚ±数Ｈｚとすることができる。以下、粉砕可否の判定方法について具体的に説明する。
【０１４１】
図１７はインバータ４０の出力周波数が６Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図であり、図１８はインバータ４０の出力周波数が２０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図であり、図１９はインバータ４０の出力周波数が４０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図であり、図２０はインバータ４０の出力周波数が６０Ｈｚの場合の定格トルクに対する負荷率の実測値の一例を示す説明図である。
【０１４２】
図１７〜図２０において、横軸は、被粉砕物（例えば、厚みが３ｍｍのポリプロピレンの板片である）の粉砕時間を示し、縦軸はモータ２０の定格トルクに対する負荷率を示す。定格トルクに対する負荷率は、実トルクＴ（実際に負荷に与えるトルク）に対するトルクＴｍの割合である。なお、図１７〜図２０において、被粉砕物は同一のものを使用した。図１７〜図２０に示すように、インバータ４０の出力周波数が大きく（高く）なるに応じて、負荷率は小さくなる。
【０１４３】
図２１はインバータ４０の出力周波数と負荷率との対応関係の一例を示す説明図である。図２１において、横軸はインバータ４０の出力周波数を示し、縦軸はモータ２０の定格トルクに対する負荷率を示す。図２１は、図１７〜図２０に示す実測値を平均化してプロットしたものである。
【０１４４】
図２１から分かることは、同一の負荷を与えた場合でも、インバータ４０の出力周波数が大きく（高く）なると、すなわち被粉砕物の切断速度が増加すると、回転軸等の慣性による追加慣性トルク成分Ｊ×ｄｗ／ｄｔ（モータ２０が慣性で出力するトルク）が増加し、モータ２０のトルクＴｍの実トルクＴに占める割合が減少する。すなわち、モータ２０の定格トルクに対する負荷率が減少する。そして、実トルクＴは、Ｔ＝（Ｊ×ｄｗ／ｄｔ）＋Ｔｍで表すことができる。ここで、Ｊは回転軸等の慣性モーメントであり、ｗは回転軸の角速度である。したがって、（ｄｗ／ｄｔ）は回転軸等の角加速度である。
【０１４５】
すなわち、モータ２０の定格トルク（実トルク）Ｔに対する負荷率Ｌとインバータ４０の出力周波数Ｆとの間に図２１に示すような対応関係が存在する。例えば、図２１に示す対応関係は、Ｌ＝８７−１．２×Ｆで近似することができる。なお、図２１に示す対応関係は一例であって、被粉砕物の形状又は材質で変動する。例えば、硬材質の場合、軟質材に比べて対応関係を示す直線（又は曲線）は、傾きが大きくなるとともに低周波数域の負荷率が大きくなる。
【０１４６】
図２１において、インバータ４０の出力周波数が６０Ｈｚの場合、負荷率Ｌが２０％で近似することができたとすると、物理量検出部７１で検出したトルクＴｍが実トルクＴに占める割合が２０％ということであり、実際にモータ２０が負荷に与える実トルクＴは、トクルＴｍの４倍の大きさであることがわかる。そして、従来は、追加慣性トルクがモータ２０の駆動電流に現れてこないので、この実トルクＴを検出することができず、トルクＴｍが負荷に与えるトルクであると考えられてきたのである。
【０１４７】
つまり、インバータ４０の出力周波数を定格周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）にしてインバータ４０を動作させ、被粉砕物を粉砕した場合、過渡的な過負荷が発生し、回転刃（回転軸）には大きな負荷がかかる。粉砕機本体５０の回転軸に比べて高速で回転するモータ２０のモータ軸の慣性が大きいので、粉砕機本体５０の回転軸に過負荷が加わった場合、高速で回転しているモータ軸の大きな慣性により、モータ２０のトルク（モータの駆動電流により出力するトルク）を遥かに上回る慣性付加トルク（慣性モーメントと角加速度の乗算値）が生じ、実トルク（実際に負荷に与えるトルク）は、モータ２０のトルクと慣性付加トルクの合計値となる。すなわち、インバータ４０を、例えば、定格周波数で動作させた場合、実トルクは、モータ２０のトルクだけではなく、トルクに慣性付加トルクが加わった、トルクよりも大きなトルクになる。このため、従来のように、トルクが許容範囲内にあるか否かで被粉砕物の粉砕の可否を判定した場合、実際には予期しない大きなトルクが負荷に与えられているため、実トルクが許容範囲を超えている事態が起こり得る。
【０１４８】
一方、負荷に与えるトルク（実トルク）Ｔ、すなわち被粉砕物を切断する力は、回転軸（回転刃）の回転数（インバータ４０の出力周波数）の大小関係にかかわらず同じである。そこで、インバータ４０を、出力周波数が低周波数域内にある状態で動作させて、モータ軸の回転数を小さくして（下げて）、慣性付加トルクの影響を極力少なくすることで、トルクが実トルクＴに近づく状態で被粉砕物を粉砕させる。この場合にトルクＴｍが許容範囲内であるか否か判定することで、当該被粉砕物を粉砕した場合に、実トルクＴが許容範囲内であるかを近似的に判定することができる。
【０１４９】
これにより、インバータ４０の出力周波数を定格周波数、定格周波数以上又は定格周波数以下にした場合であっても、実トルクＴが許容範囲内にあるか否かを判定しているので、過渡的な過負荷が発生した場合でも実トルクＴが許容範囲を超えることがなく、当該被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。
【０１５０】
トルク値算出部７９は、物理量検出部７１で検出したトルクを収集して統計値を算出する。統計値は、例えば、図１７〜図２０に示すような、トルクのピーク値を複数回検出し、検出したピーク値の平均値あるいは最大値などとすることができる。
【０１５１】
判定部７８は、トルク値算出部７９で算出したトルクの統計値が許容トルク範囲内であるか否かに応じて粉砕の可否を判定する。統計値を用いることにより、被粉砕物の粉砕、破砕状態によって変化するトルクのバラツキを考慮した上で、トルクが許容範囲内であるか否かを判定するので、被粉砕物の粉砕が可能であるか否かを確実に判定することができる。
【０１５２】
図２１に示すような対応関係は、種々の材料についてデータを収集して予め定めておくことができる。そして、記憶部７５にインバータ４０の出力周波数とモータ２０のトルクとの対応関係を材料毎に記憶しておくことができる。
【０１５３】
トルク値補正部８１は、記憶部７５に記憶した対応関係に基づいて、物理量検出部７１で検出したトルクを補正する。なお、この場合、いずれの材料についてトルクを補正するかをユーザが設定することができるようにすればよい。インバータ４０の出力周波数が大きく（高く）なるに応じて、モータ軸の回転数が大きく（高く）なるので、実トルクＴに占める慣性付加トルクの割合が大きくなる。すなわち、実トルクＴに占めるトルクＴｍの割合（モータの定格トルクに対する負荷率と称する）が小さくなる。そこで、対応関係として、インバータ４０の出力周波数に対する負荷率（モータの定格トルクに対する負荷率）を記憶しておき、検出したトルクＴｍが実トルクＴとほぼ同程度になるように、検出したトルクを補正する。これにより、モータ２０の駆動電流値には現れないモータ軸の慣性による慣性付加トルクを加味した実トルクＴを補正トルク値として求めることができる。
【０１５４】
なお、インバータ４０の出力周波数と負荷率との対応関係を記憶部７５に記憶する構成に代えて、対応関係をリアルタイムで特定することもできる。
【０１５５】
負荷率特定部８０は、インバータ４０を低周波数域から定格周波数付近までの間で動作させて、物理量検出部７１で検出したトルクに基づいて、インバータ４０の出力周波数とモータ２０のトルクとの対応関係（周波数毎の負荷率）を特定する。
【０１５６】
なお、負荷率特定部８０は、インバータ４０を低周波数域から定格周波数付近までの間で動作させて、対応関係を特定する方法に代えて、別の方法を用いることもできる。
【０１５７】
例えば、インバータ４０を低周波数域の任意の一の周波数で動作させて、物理量検出部７１で検出したトルクを収集する。収集したトルクを用いてトルク値算出部７９でトクルの統計値（例えば、平均値、中央値、最頻値など）を算出する。算出した統計値に基づいて、負荷率特定部８０は、インバータ４０の出力周波数（前述の一の周波数以外の他の周波数）に対するモータ２０のトルクを推定して、インバータ４０の出力周波数とモータ２０のトルクとの対応関係（周波数毎の負荷率）を特定する。
【０１５８】
より具体的には、例えば、予めインバータ４０の出力周波数に対するモータ２０の負荷率との関係が直線近似（又は曲線近似）され、当該直線の傾き又は曲線の近似式等が分かっている場合に、近似した直線又は曲線が、収集した統計値に対応する座標を通るように直線又は曲線を補正し、補正した直線又は曲線の点（座標）をインバータ４０の出力周波数に対するモータ２０のトルクとして求めることができる。
【０１５９】
トルク値補正部８１は、負荷率特定部８０で特定した対応関係に基づいて、物理量検出部７１で検出したトルクを補正する。対応関係として、インバータ４０の出力周波数に対する負荷率（モータの定格トルクに対する負荷率）を特定し、検出したトルクＴｍが実トルクＴとほぼ同程度になるように、検出したトルクＴｍを補正する。これにより、モータ２０の駆動電流値には現れないモータ軸の慣性による慣性付加トルクを加味した実トルクＴを補正トルク値として求めることができる。
【０１６０】
図２２はトルク値の補正の一例を示す説明図である。図２２において、横軸はインバータ４０の出力周波数ｆを示し、縦軸は補正した補正トルク値（補正駆動トルク値）Ｋ（ｆ）×Ｔｍを示す。図２２に示すように、低周波数域（例えば、６Ｈｚ）でのトルクをＴｍとすると、任意の周波数ｆにおける補正トクルは、Ｋ（ｆ）×Ｔｍで求めることができる。ここでＫ（ｆ）は、周波数ｆを変数とする関数であり、周波数ｆが大きくなるに応じて補正トルク値は、トクルＴｍより大きくなる。なお、Ｋ（ｆ）＞１である。これにより、モータ２０の駆動電流値には現れないモータ軸の慣性による慣性付加トルク成分に応じて、トルクＴｍを実トルクＴに近似する補正をすべての周波数域で行うことができる。
【０１６１】
回転数制御部７４は、補正トルク及び所定のトルク閾値の大小関係に応じて、インバータ４０の周波数を制御して粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。ここで、モータ２０のモータ軸は、減速機３０を介して回転軸に繋がっているので、回転軸の回転数を制御することは、インバータ４０の出力周波数を変えて、モータ２０のモータ軸の回転数を制御することと同義である。
【０１６２】
また、回転数制御部７４は、物理量検出部７１で検出したトルクに基づいて、あるいは自身の周波数の指令でモータ２０が定トルク特性で動作しているか定出力特性で動作しているかを予測することができる。
【０１６３】
回転数制御部７４は、例えば、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、補正トルク及び所定のトルク閾値の大小関係に応じて、粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。インバータ４０で制御されるモータ２０の出力特性は、基底回転数以下の回転数では定トルク特性を有し、基底回転数以上の回転数では定出力特性を有する。回転数制御部７４は、モータ２０を基底回転数以上の回転数で動作させた場合、すなわち、定出力領域で動作させた場合、補正トルク及び所定のトルク閾値の大小関係に応じて粉砕機本体５０の回転軸の回転数を制御する。
【０１６４】
例えば、補正トルクがトルク閾値より小さい場合、軽負荷であるので粉砕機本体５０の回転軸の回転数を上げてトルクを減らし粉砕処理能力を高める。また、補正トルクがトルク閾値より大きい場合、重負荷であるので回転数を下げることによりトルクを増やし過負荷停止を防止する。これにより、負荷特性に応じたトルク特性を実現し、かつ最大の処理能力を得ることができ、負荷変動に応じてトルクを変更することができるので、予め大容量（大定格）のモータを設ける必要がなく、また大容量のモータを低い負荷率で動作させる必要もないので、低価格で低容量のモータを用いることができるとともに省エネを図ることができる。
【０１６５】
また実トルクに相当する補正トルクを用いて回転数の制御を行うので、被粉砕物の粉砕、破砕状態によって過渡的な過負荷が発生した場合でも、回転刃、固定刃、回転軸、ギア又は減速機などの破損を防止することができる。
【０１６６】
操作部８２は、被粉砕物の粉砕の可否を判定する判定運転及び実運転などの操作を受け付ける。表示部８３は、判定運転の結果を表示する。
【０１６７】
実施の形態４においても、図１１に例示したのと同様の作用効果を奏する。また、物理量検出部７１は、モータ２０のトルク電流Ｉｒを検出する構成でもよく、あるいはモータ２０の負荷電流を検出する構成でもよく、いずれもモータ２０のトルクの代用特性としての特徴量を検出するものである。
【０１６８】
（実施の形態５）
上述の実施の形態１〜４では、いわゆる１軸式の粉砕機を例に挙げて説明したが、粉砕機は１軸式に限定されるものではなく、複数の回転軸と、各回転軸に回転刃が設けられた粉砕機であってもよい。
【０１６９】
図２３は実施の形態５の粉砕機本体２００の一例を示す要部断面図である。実施の形態１〜４との相違点は、回転刃が固定された回転軸を２つ備える点である。図２３において、シャーシ１７０の内側に横向きに２つの回転軸１５１、１６１を平行に配設してある。なお、回転軸１５１、１６１それぞれに減速機、モータ（不図示）を備えてもよく、あるいは、１つのモータ及び減速機で２つの回転軸１５１、１６１を回転するようにしてもよい。なお、回転軸１５１、１６１は、図２３中の矢印で示す向きに同一速度で同期回転する。
【０１７０】
回転軸１５１には、複数枚の大径の回転刃１５３が、回転軸１５１の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて並べて嵌着されている。隣り合う回転刃１５３の間には、小径のカラー１５２を固定してある。回転刃１５３の周囲には、回転方向に向かって先端部（刃先部）が湾曲したアーム状をなした刃部１５４を突設してある。
【０１７１】
また、同様に、回転軸１６１には、複数枚の大径の回転刃１６３が、回転軸１６１の軸方向に沿って所定の離隔寸法を設けて並べて嵌着されている。隣り合う回転刃１６３の間には、小径のカラー１６２を固定してある。回転刃１６３の周囲には、回転方向に向かって先端部（刃先部）が湾曲したアーム状をなした刃部１６４を突設してある。
【０１７２】
シャーシ１７０の内壁には、案内壁１５６、１６６が設けられている。案内壁１５６の下側にはスクレーパ１５５を設けてある。スクレーパ１５５は、カラー１５２の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１５３の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。また、案内壁１６６の下側にはスクレーパ１６５を設けてある。スクレーパ１６５は、カラー１６２の外周と摺動可能に当接してあり、回転刃１６３の回転軌道に合わせて先端が櫛形状をなす。
【０１７３】
実施の形態５の粉砕機本体２００は、図３、図９、図１４又は図１６で示した場合と同様の構成により稼働させることができる。
【０１７４】
シャーシ１７０上方の開口部１７１から被粉砕物を投入した場合、回転中の回転刃１５３、１６３、刃部１５４、１６４により被粉砕物をシャーシ１７０の中央部に引き込むことができ、被粉砕物を刃部１５４、１６４により粉砕（切断）することができる。粉砕された粉砕片は、回転刃１５３、１６３の回転に伴ってシャーシ１７０の下方へ排出される。
【０１７５】
回転刃１５３、１６３の回転に伴って一緒に上方へ移動する粉砕片は、スクレーパ１５５、１６５により下方へ掻き落すことができる。
【０１７６】
上述の実施の形態では、電気機器の例として粉砕機について説明したが、電気機器は粉砕機に限定されるものではなく、多品種の負荷を扱う装置であれば、粉砕機に限らず産業機械に用いられる電気機器にも適用することができる。すなわち、特許請求の範囲に記載の電動機駆動トルク制御装置における電気機器は、粉砕機に限定されるものではなく、他の電気機器も含む。このような電気機器としては、回転軸に回転体を備えるものであり、例えば、工作機械、圧延機、フォーミング加工機、鉄鋼機械、エレベータ、巻き上げクレーンなどである。
【０１７７】
上述の実施の形態では、モータとは別個の減速機を用いる構成について説明したが、減速機は必須の構成ではなく、例えば、ギヤードモータなどを用いることもできる。
【符号の説明】
【０１７８】
２０ モータ（電動機）
３０ 減速機
４０ インバータ
５０ 粉砕機本体
７０ 制御部
７１ 物理量検出部
７２ 回転数判定部
７３ 閾値選択部（選択部）
７４ 回転数制御部（制御部）
７５ 記憶部
７６ トルク閾値算出部（閾値算出部）
７７ 電力閾値算出部（閾値算出部）
７８ 判定部
７９ トルク値算出部（統計値算出部）
８０ 負荷率特定部
８１ トルク値補正部
８２ 操作部
８３ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、
前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出する物理量検出部と、
前記物理量に対する閾値を記憶する記憶部と、
前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、
該回転数判定部での判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択する選択部と、
前記物理量検出部で検出した物理量及び前記選択部で選択した閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
前記物理量検出部は、
前記電動機の出力を検出するようにしてあり、
前記選択部は、
前記電動機の回転数が基底回転数以上である場合、特定の電力閾値を選択するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した出力及び前記特定の電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記物理量検出部は、
前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するようにしてあり、
前記選択部は、
前記電動機の回転数が基底回転数以上でない場合、特定のトルク量閾値を選択するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記特定のトルク量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、
前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出する物理量検出部と、
前記特徴量に対する特徴量閾値を算出する閾値算出部と、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項５】
前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、
前記閾値算出部は、
前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて特徴量閾値を算出するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項８】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、
前記電動機の出力を検出する物理量検出部と、
前記電動機の出力に対する電力閾値を算出する閾値算出部と、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項９】
前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、
前記閾値算出部は、
前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて電力閾値を算出するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１２】
交流電源の周波数を前記インバータにより該周波数よりも低い低周波数に変換させ、前記回転体で所要の処理を行って、該回転体による処理の可否を判定する判定部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項１３】
前記物理量検出部で検出したトルクに関連する特徴量を収集して統計値を算出する統計値算出部を備え、
前記判定部は、
前記統計値算出部で算出した統計値に基づいて前記処理の可否を判定するように構成してあることを特徴とする請求項１２に記載の駆動制御装置。
【請求項１４】
交流電源の周波数を変換するインバータと、該インバータで駆動される電動機と、該電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体と、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の駆動制御装置とを備え、
該駆動制御装置は、
前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする電気機器。
【請求項１５】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、
前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出するステップと、
前記物理量に対する閾値を記憶しておき、
前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定するステップと、
該判定ステップでの判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択するステップと、
検出された物理量及び選択された閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップと
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【請求項１６】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、
前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するステップと、
前記特徴量に対する特徴量閾値を算出するステップと、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出された特徴量及び算出された特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップと
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【請求項１７】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、
前記電動機の出力を検出するステップと、
前記電動機の出力に対する電力閾値を算出するステップと、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出された出力及び算出された電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップと
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【請求項１】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、
前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出する物理量検出部と、
前記物理量に対する閾値を記憶する記憶部と、
前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、
該回転数判定部での判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択する選択部と、
前記物理量検出部で検出した物理量及び前記選択部で選択した閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
前記物理量検出部は、
前記電動機の出力を検出するようにしてあり、
前記選択部は、
前記電動機の回転数が基底回転数以上である場合、特定の電力閾値を選択するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した出力及び前記特定の電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記物理量検出部は、
前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するようにしてあり、
前記選択部は、
前記電動機の回転数が基底回転数以上でない場合、特定のトルク量閾値を選択するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記特定のトルク量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、
前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出する物理量検出部と、
前記特徴量に対する特徴量閾値を算出する閾値算出部と、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項５】
前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、
前記閾値算出部は、
前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて特徴量閾値を算出するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した特徴量及び前記閾値算出部で算出した特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した特徴量が前記特徴量閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項８】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器を駆動制御する駆動制御装置において、
前記電動機の出力を検出する物理量検出部と、
前記電動機の出力に対する電力閾値を算出する閾値算出部と、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項９】
前記インバータで変換した周波数を検出する周波数検出部を備え、
前記閾値算出部は、
前記周波数検出部で検出した周波数及び前記基底回転数に対応する基準閾値に基づいて電力閾値を算出するようにしてあり、
前記制御部は、
前記物理量検出部で検出した出力及び前記閾値算出部で算出した電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より大きい場合、前記回転軸の回転数を下げるように構成してあることを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、前記物理量検出部で検出した出力が前記電力閾値より小さい場合、前記回転軸の回転数を上げるように構成してあることを特徴とする請求項８に記載の駆動制御装置。
【請求項１２】
交流電源の周波数を前記インバータにより該周波数よりも低い低周波数に変換させ、前記回転体で所要の処理を行って、該回転体による処理の可否を判定する判定部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項１３】
前記物理量検出部で検出したトルクに関連する特徴量を収集して統計値を算出する統計値算出部を備え、
前記判定部は、
前記統計値算出部で算出した統計値に基づいて前記処理の可否を判定するように構成してあることを特徴とする請求項１２に記載の駆動制御装置。
【請求項１４】
交流電源の周波数を変換するインバータと、該インバータで駆動される電動機と、該電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体と、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の駆動制御装置とを備え、
該駆動制御装置は、
前記回転軸の回転数を制御するように構成してあることを特徴とする電気機器。
【請求項１５】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、
前記電動機の出力に関する複数の物理量を検出するステップと、
前記物理量に対する閾値を記憶しておき、
前記電動機の回転数が基底回転数以上であるか否かを判定するステップと、
該判定ステップでの判定結果に応じて前記物理量に対する閾値を選択するステップと、
検出された物理量及び選択された閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップと
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【請求項１６】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、
前記電動機のトルクに関連する特徴量を検出するステップと、
前記特徴量に対する特徴量閾値を算出するステップと、
前記電動機を基底回転数以上の回転数で動作させた場合に、検出された特徴量及び算出された特徴量閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップと
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【請求項１７】
交流電源の周波数を変換するインバータで駆動される電動機により回転する回転軸に取り付けられた回転体を有する電気機器の駆動制御方法において、
前記電動機の出力を検出するステップと、
前記電動機の出力に対する電力閾値を算出するステップと、
前記電動機を基底回転数以下の回転数で動作させた場合に、検出された出力及び算出された電力閾値の大小関係に応じて前記回転軸の回転数を制御するステップと
を含むことを特徴とする駆動制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−５５７４６（Ｐ２０１３−５５７４６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１０３８（Ｐ２０１１−１９１０３８）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００１４６０５４）株式会社松井製作所 (70)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００１４６０５４）株式会社松井製作所 (70)
【Ｆターム（参考）】
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