(57)【要約】【課題】従来、ファンに異常が生じても、電動機を可能な限り継続して動作させたいという要望があった。【解決手段】制御装置１０は、ファン１４の冷却動作情報を取得する冷却動作情報取得部７６と、冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する冷却動作判定部７８と、電動機１２の運転情報を取得する運転情報取得部８０と、冷却動作情報が正常な冷却動作を示さないと判定された場合に、運転情報を参照して、電動機１２の運転を過熱防止状態に制御する運転制御部８２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンを設置した電動機の制御装置であって、
前記ファンの冷却動作情報を取得する冷却動作情報取得部と、
前記冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する冷却動作判定部と、
前記電動機の運転情報を取得する運転情報取得部と、
前記冷却動作情報が正常な冷却動作を示さないと判定された場合に、前記運転情報を参照して、前記電動機の運転を過熱防止状態に制御する運転制御部と、を備える、制御装置。
【請求項２】
前記冷却動作情報が正常な冷却動作を示さないと判定された場合に、前記ファンの冷却動作の異常を報知する警告信号を生成する警告信号生成部をさらに備える、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記冷却動作情報取得部は、前記冷却動作情報として、前記ファンの回転数を検出する回転検出部から該回転数を取得し、
前記冷却動作判定部は、前記ファンの前記回転数が予め定められた閾値以下となった場合に、前記冷却動作情報が正常な冷却動作を示していないと判定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記冷却動作情報取得部は、前記冷却動作情報として、前記ファンの温度を検出する温度検出部から該温度を取得し、
前記冷却動作判定部は、前記ファンの前記温度が予め定められた閾値以上となった場合に、前記冷却動作情報が正常な冷却動作を示していないと判定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記運転情報が前記電動機の正常な運転を示すか否かを判定する運転判定部をさらに備え、
前記運転制御部は、前記運転情報が前記電動機の正常な運転を示していないと判定された場合に、前記電動機の運転を停止する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記運転情報取得部は、前記運転情報として、前記電動機の温度を検出する温度検出部から該温度を取得する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記運転制御部は、前記電動機の前記温度が予め定められた飽和温度を超えないように、前記電動機の運転を制御する、請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
ファンが設置された電動機と、
前記電動機の運転を制御する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置と、を備える、電動機システム。
【請求項９】
ファンを設置した電動機を制御する方法であって、
前記ファンの冷却動作情報を取得することと、
前記冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定することと、
前記電動機の運転情報を取得することと、
前記冷却動作情報が正常な冷却動作を示さないと判定された場合に、前記運転情報を参照して、前記電動機の運転を過熱防止状態に制御することと、を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の制御装置、電動機システム、及び電動機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を冷却するファンの異常を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０７３９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ファンモータに異常が生じても、電動機を可能な限り継続して動作させたいという要望があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様において、ファンを設置した電動機の制御装置は、ファンの冷却動作情報を取得する冷却動作情報取得部と、冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する冷却動作判定部と、電動機の運転情報を取得する運転情報取得部と、冷却動作情報が正常な冷却動作を示さないと判定された場合に、運転情報を参照して、電動機の運転を過熱防止状態に制御する運転制御部とを備える。
【０００６】
本開示の他の態様において、ファンを設置した電動機を制御する方法は、ファンの冷却動作情報を取得することと、冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定することと、電動機の運転情報を取得することと、冷却動作情報が正常な冷却動作を示さないと判定された場合に、運転情報を参照して、電動機の運転を過熱防止状態に制御することとを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、仮にファンの冷却動作に異常が発生したとしても、過熱状態にならないように電動機の運転を継続することができる。その結果、電動機を用いた作業が全停止してしまうのを回避することができ、オペレータは、作業に支障がない時期を見計らってファンの修理又は交換等の作業を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る電動機システムのブロック図である。
【図２】一実施形態に係る電動機の断面図である。
【図３】一実施形態に係るファンの断面図である。
【図４】電動機システムの動作フローの一例を示すフローチャートである。
【図５】図４中のステップＳ１２のフローの一例を示すフローチャートである。
【図６】電動機の温度と時間との関係を表すグラフであって、縦軸は温度を、横軸は時間を、それぞれ示す。
【図７】電動機の温度と時間との関係と、電動機の電流値と時間との関係とを表すグラフであって、縦軸は温度及び電流値を、横軸は時間を、それぞれ示す。
【図８】他の実施形態に係る電動機システムのブロック図である。
【図９】他の実施形態に係る制御装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、軸方向とは、電動機の回転軸線Ｏ（図２）に沿う方向を示し、径方向とは、軸線Ｏを中心とした円の半径方向を示し、周方向とは、該円の円周方向を示す。また、便宜上、図２の紙面左方を前方とする。
【００１０】
図１〜図３を参照して、一実施形態に係る電動機システム１０について説明する。電動機システム１０は、電動機１２、ファン１４、警告出力部１６、電源１８、及び制御装置２０を備える。
【００１１】
図２に示すように、電動機１２は、ロータ２２、ステータ２４、ハウジング２６、軸受２８、軸受３０、リアカバー３２、端子箱３４、及び第１の温度検出部３５を備える。ステータ２４は、例えば、軸方向に積層された複数の磁性鋼板から作製される。
【００１２】
ステータ２４には、コイル３６が巻回されている。このコイル３６から動力ケーブル３７が引き出され、端子箱３４に引き込まれるように配線されている。この動力ケーブル３７は、制御装置２０に電気的に接続されている。
【００１３】
本実施形態においては、第１の温度検出部３５は、ステータ２４の外周面（またはコイル３６）に設置されている。第１の温度検出部３５は、例えば、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、又は白金測温抵抗体を有し、該第１の温度検出部３５が設置されている箇所の温度を計測する。
【００１４】
第１の温度検出部３５には、信号ケーブル３９が接続されている。該信号ケーブル３９は、端子箱３４に引き込まれるように配線されている。信号ケーブル３９は、制御装置２０に電気的に接続されている。第１の温度検出部３５は、検出した温度に係る情報を、電動機１２の運転情報として、制御装置２０に送信する。
【００１５】
ロータ２２は、回転シャフト３８と、該回転シャフト３８の径方向外側に固定されるロータコア４０とを有する。ロータコア４０は、ステータ２４の軸方向内方に僅かに離隔して配置されている。
【００１６】
ハウジング２６は、ステータ２４を支持する。具体的には、ハウジング２６は、ステータ２４の軸方向前方側に固定された前ハウジング４２と、ステータ２４の軸方向後方側に固定された後ハウジング４４とを有する。前ハウジング４２は、ステータ２４の軸方向前方の端面２４ａに固定されている。
【００１７】
後ハウジング４４は、ステータ２４の軸方向後方の端面２４ｂに固定された円環状の本体部４６と、該本体部４６の径方向内側に固定された円環状の軸受支持部４８とを有する。
【００１８】
リアカバー３２は、後ハウジング４４の本体部４６の軸方向後端部に固定されている。リアカバー３２の軸方向後側の壁部３２ａには、複数の貫通孔（図示せず）が形成されている。ロータ２２のロータコア４０は、前ハウジング４２、後ハウジング４４、ステータ２４、及びリアカバー３２によって画定された内部空間Ｓ１に収容されている。
【００１９】
軸受２８は、前ハウジング４２の径方向内側の端面４２ａと回転シャフト３８との間に介挿され、該回転シャフト３８を回転可能に支持する。一方、軸受３０は、後ハウジング４４の軸受支持部４８と回転シャフト３８との間に介挿され、軸受２８と同様に、該回転シャフト３８を回転可能に支持する。
【００２０】
端子箱３４は、後ハウジング４４の外周面上に固定されている。端子箱３４には、電動機１２のコイル３６へ電力を供給する動力ケーブル３７が引き込まれている。また、端子箱３４には、ファン１４のファンモータ５０へ電力を供給する動力ケーブル６１（図３）と、ファン１４に設けられた第２の温度検出部５２（図３）から延出する信号ケーブル７４（図３）とが引き込まれている。なお、ファン１４の動力ケーブル６１及び信号ケーブル７４については、後述する。
【００２１】
本実施形態においては、ファン１４は、電動機１２のリアカバー３２の内部に設置され、ステータ２４及びロータ２２の軸方向後方において、軸線Ｏを中心とするように、配置されている。
【００２２】
図３に示すように、ファン１４は、ファンモータ５０、回転体５１、及び第２の温度検出部５２を備える。ファンモータ５０は、ファンステータ５４と、該ファンステータ５４の径方向内方に回転可能に配置されたファンロータ５６と、ファンステータ５４を支持するファンハウジング５８とを有する。
【００２３】
ファンステータ５４には、コイル６０が巻回されている。該コイル６０から、動力ケーブル６１が引き出され、端子箱３４に引き込まれるように配線されている。この動力ケーブル６１は、電源１８に電気的に接続されている。
【００２４】
ファンロータ５６は、回転シャフト６２と、該回転シャフト６２の径方向外側に固定されたロータコア６４とを有する。回転シャフト６２は、軸受６６及び６８によって、軸線Ｏの周りに回転可能となるように、支持されている。
【００２５】
ファンハウジング５８は、中空であって、内部空間Ｓ２を画定している。ファンステータ５４及びロータコア６４は、内部空間Ｓ２に収容されている。軸受６６及び６８は、ファンハウジング５８に固定されている。回転シャフト６２は、ファンハウジング５８の軸方向前側の壁部５８ａに形成された貫通孔５８ｂを通して、ファンハウジング５８から軸方向前方へ突出している。
【００２６】
回転体５１は、環状部７０と、該環状部７０の径方向外側に固定された複数の羽根７２とを有する。環状部７０は、回転シャフト６２の軸方向前端部に固定されている。複数の羽根７２は、周方向に略等間隔で整列するように、配置されている。
【００２７】
本実施形態においては、第２の温度検出部５２は、コイル６０に設置されている。第２の温度検出部５２は、例えば、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、又は白金測温抵抗体を有し、該第２の温度検出部５２が設置されている箇所の温度を計測する。
【００２８】
第２の温度検出部５２には、信号ケーブル７４が接続されている。該信号ケーブル７４は、ファンモータ５０の動力ケーブル６１とともに、端子箱３４に引き込まれるように配線されている。信号ケーブル７４は、制御装置２０に電気的に接続されている。第２の温度検出部５２は、検出した温度に係る情報を、ファン１４の冷却動作情報として、制御装置２０に送信する。
【００２９】
再度、図１を参照して、電源１８は、例えば商用ＡＣ電源であって、動力ケーブル６１を通して、ファン１４のコイル６０に所定の周波数の交流電圧を印加する。これにより、ファンロータ５６及び回転体５１は、所定の回転数ＲＲｅｆで、一体となって回転する。警告出力部１６は、例えばスピーカ又は表示部を有し、制御装置２０からの指令に応じて、音波又は画像を出力する。
【００３０】
制御装置２０は、電動機１２を制御する。本実施形態においては、制御装置２０は、冷却動作情報取得部７６、冷却動作判定部７８、運転情報取得部８０、運転制御部８２、警告信号生成部８４、及び運転判定部８６を備える。
【００３１】
制御装置２０は、プロセッサ及びメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を有する１つのコンピュータから構成され得る。この場合、制御装置２０のプロセッサが、冷却動作情報取得部７６、冷却動作判定部７８、運転情報取得部８０、運転制御部８２、警告信号生成部８４、及び運転判定部８６としての機能を担う。
【００３２】
又は、制御装置２０は、プロセッサ及びメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を各々有する複数のコンピュータから構成されてもよい。この場合において、該複数のコンピュータの各々のプロセッサが、冷却動作情報取得部７６、冷却動作判定部７８、運転情報取得部８０、運転制御部８２、警告信号生成部８４、及び運転判定部８６の各々の機能を担ってもよい。
【００３３】
なお、これら冷却動作情報取得部７６、冷却動作判定部７８、運転情報取得部８０、運転制御部８２、警告信号生成部８４、及び運転判定部８６の機能については、後述する。
【００３４】
次に、図４を参照して、制御装置２０の動作フローについて説明する。図４に示すフローは、制御装置２０が、オペレータ又は上位コントローラから動作開始指令を受け付けたときに、開始する。
【００３５】
ステップＳ１において、制御装置２０は、電動機１２の運転を開始する。このとき、制御装置２０は、正常運転モードで、電動機１２を運転させる。この正常運転モードにおいては、制御装置２０は、電動機１２に電流値指令Ｉ１を発信し、電動機１２は、該電流値指令Ｉ１に応じた回転力Ｐ１を出力する。
【００３６】
正常運転モードで制御装置２０が発信する電流値指令Ｉ１は、オペレータ又はコンピュータプログラムによって、定められている。こうして、制御装置２０は、電動機１２を正常運転モードで運転する。
【００３７】
ステップＳ２において、制御装置２０又はオペレータは、ファン１４の運転を開始する。一例として、制御装置２０は、電源１８のＯＮ／ＯＦＦを制御するように、該電源１８に接続される。この場合、制御装置２０は、このステップＳ２において、電源１８に指令を送り、該電源１８をＯＮとする。他の例として、このステップＳ２において、オペレータが手動で電源１８をＯＮとしてもよい。
【００３８】
電源１８がＯＮとされると、該電源１８は、ファン１４のコイル６０に所定の周波数の交流電圧を供給する。これにより、ファン１４は、所定の回転数ＲＲｅｆで回転し、電動機１２において気流が発生する。この気流によって、電動機１２の各構成要素が冷却される。
【００３９】
ステップＳ３において、制御装置２０は、電動機１２の運転情報の取得を開始する。具体的には、制御装置２０は、電動機１２に設けられた第１の温度検出部３５に温度検出指令を送る。
【００４０】
第１の温度検出部３５は、温度検出指令を受信すると、該第１の温度検出部３５が設置されている箇所の温度Ｔ１を繰り返し検出し、検出した温度Ｔ１の情報を、電動機１２の運転情報として、信号ケーブル３９を通して制御装置２０に順次送信する。
【００４１】
例えば、第１の温度検出部３５は、温度Ｔ１を周期τ１（例えば、τ１＝１秒）で周期的に計測し、制御装置２０に順次送信してもよい。制御装置２０は、第１の温度検出部３５から受信した温度Ｔ１を、メモリに順次記憶する。
【００４２】
このときに検出された温度Ｔ１は、稼働中の電動機１２の運転状態を表す情報（すなわち、運転情報）のうちの１つとなる。このように、本実施形態においては、制御装置２０は、電動機１２の運転情報を取得する運転情報取得部８０（図１）としての機能を有する。
【００４３】
ステップＳ４において、制御装置２０は、ファン１４の冷却動作情報の取得を開始する。具体的には、制御装置２０は、ファン１４に設けられた第２の温度検出部５２に温度検出指令を送る。
【００４４】
第２の温度検出部５２は、温度検出指令を受信すると、該第２の温度検出部５２が設置されている箇所の温度Ｔ２を繰り返し検出し、検出した温度Ｔ２の情報を、ファン１４の冷却動作情報として、信号ケーブル７４を通して制御装置２０に順次送信する。
【００４５】
例えば、第２の温度検出部５２は、温度Ｔ２を周期τ２（例えば、τ２＝１秒）で周期的に計測し、制御装置２０に順次送信してもよい。制御装置２０は、第２の温度検出部５２から受信した温度Ｔ２を、メモリに順次記憶する。
【００４６】
このときに検出された温度Ｔ２は、稼働中のファン１４の冷却動作の状態を表す情報（すなわち、冷却動作情報）のうちの１つとなる。この点について具体的に述べると、電動機１２を稼働するにつれて、ファン１４の回転体５１又はファンロータ５６の回転が阻害されて、ファン１４の回転数が、回転数ＲＲｅｆから低下する場合がある。
【００４７】
このような回転体５１又はファンロータ５６の回転の阻害は、電動機１２の稼働中に切削液等の異物が回転体５１又はファンロータ５６に付着すること等によって、引き起こされ得る。
【００４８】
ファン１４の回転数が低下すると、ファンモータ５０に掛かる負荷が増大し、これにより、ファンモータ５０の温度が上昇する。その一方で、電動機１２で生じる気流が減少し、ファン１４が電動機１２を冷却する能力が低下する。
【００４９】
このように、第２の温度検出部５２が検出する温度Ｔ２と、ファン１４の冷却動作の状態とは、高度に相関するので、該温度Ｔ２を、ファン１４の冷却動作情報として用いることができる。このように、本実施形態においては、制御装置２０は、ファン１４の冷却動作情報を取得する冷却動作情報取得部７６（図１）としての機能を有する。
【００５０】
ステップＳ５において、制御装置２０は、ファン１４の冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する。具体的には、制御装置２０は、第２の温度検出部５２から直近に取得した温度Ｔ２が閾値Ｔ２αよりも低い（すなわち、Ｔ２＜Ｔ２α）か否かを判定する。
【００５１】
この閾値Ｔ２αは、オペレータによって予め定められ、制御装置２０のメモリに記憶される。制御装置２０は、Ｔ２＜Ｔ２αである場合、ファン１４の冷却動作情報が正常な冷却動作を示している（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ６へ進む。
【００５２】
一方、制御装置２０は、温度Ｔ２が閾値Ｔ２α以上（すなわち、Ｔ２≧Ｔ２α）である場合、ファン１４の冷却動作情報が正常な冷却動作を示していない（すなわち、ＮＯ）と判定し、ステップＳ７へ進む。このように、本実施形態においては、制御装置２０は、冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する冷却動作判定部７８（図１）としての機能を有する。
【００５３】
ステップＳ６において、制御装置２０は、オペレータ又は上位コントローラから、動作終了指令を受け付けたか否かを判定する。制御装置２０は、動作終了指令を受け付けた（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、電動機１２に停止指令を送信し、電動機１２に供給する電流値をゼロにする。これにより、電動機１２の運転が停止する。
【００５４】
また、制御装置２０は、電源１８のＯＮ／ＯＦＦを制御するように接続されている場合は、電源１８をＯＦＦにし、ファン１４の冷却動作を停止する。そして、制御装置２０は、図４に示すフローを終了する。一方、制御装置２０は、動作終了指令を受け付けていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、ステップＳ５へ戻る。
【００５５】
ステップＳ７において、制御装置２０は、警告出力部１６を介して、オペレータに、ファン１４の冷却動作に異常が発生している旨を報知する。具体的には、制御部２０は、音声信号又は画像信号の形態で、警告信号を生成する。そして、制御部２０は、生成した警告信号を警告出力部１６に送信する。
【００５６】
警告出力部１６は、受信した警告信号に応じた警告音又は警告画像を、スピーカ又は表示部を通して出力する。これにより、オペレータは、ファン１４の冷却動作に異常が発生していることを認識することができる。このように、本実施形態においては、制御装置２０は、警告信号を生成する警告信号生成部８４（図１）としての機能を有する。
【００５７】
ステップＳ８において、制御装置２０は、電動機１２の運転情報が、該電動機１２の正常な運転を示すか否かを判定する。具体的には、制御装置２０は、第１の温度検出部３５から直近に取得した温度Ｔ１が閾値Ｔ１αよりも低い（すなわち、Ｔ１＜Ｔ１α）か否かを判定する。
【００５８】
この閾値Ｔ１αは、オペレータによって予め定められ、制御装置２０のメモリに記憶される。例えば、閾値Ｔ１αは、電動機１２が過熱状態であるか否かの境界を定める閾値として、定められる。この場合、温度Ｔ１が閾値Ｔ１α以上（すなわち、Ｔ１≧Ｔ１α）であると、電動機１２がオーバーヒートしていると見做されることになる。
【００５９】
制御装置２０は、Ｔ１＜Ｔ１αである場合、電動機１２の運転情報が正常な運転を示している（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ１０へ進む。一方、制御装置２０は、Ｔ１≧Ｔ１αである場合、電動機１２の運転情報が正常な運転を示していない（すなわち、ＮＯ）と判定し、ステップＳ９へ進む。
【００６０】
このように、本実施形態においては、制御装置２０は、電動機１２の運転情報が正常な運転を示すか否かを判定する運転判定部８６（図１）としての機能を有する。
【００６１】
ステップＳ９において、制御装置２０は、電動機１２の運転を停止する。具体的には、制御装置２０は、電動機１２に停止指令を送信し、電動機１２に供給する電流値をゼロにする。これにより、電動機１２の運転が停止する。そして、制御装置２０は、図４に示すフローを終了する。
【００６２】
ステップＳ１０において、制御装置２０は、電動機１２の運転が過熱状態となる可能性を表す第１のデータを取得する。以下、図６を参照して、第１のデータの概念について説明する。
【００６３】
図６中の一点鎖線９０は、ファン１４の冷却動作が正常であり、且つ電動機１２を定格電流値で運転させているときの温度Ｔ１と時間ｔとの関係を示す。この関係９０においては、電動機１２の運転開始後、温度Ｔ１が時間とともに上昇し、所定の飽和温度Ｔ１β（＜Ｔ１α）に漸近する。
【００６４】
図６中の二点鎖線９２は、ファン１４の冷却動作に異常が発生しているが、電動機１２を定格電流値よりも遥かに小さな電流値で運転させているときの温度Ｔ１と時間ｔとの関係を示す。この関係９２においては、電動機１２の温度Ｔ１は、飽和温度Ｔ１βよりも遥かに小さい温度で飽和している。
【００６５】
一方、図６中の破線９４は、ファン１４を定格電流値で運転させているときに、時点ｔ１でファン１４の冷却動作に異常が発生し、異常発生後も電動機１２を定格電流値で運転させ続けたときの温度Ｔ１と時間ｔとの関係を示す。
【００６６】
この関係９４においては、電動機１２の運転開始後、温度Ｔ１が急激に上昇し、飽和温度Ｔ１β及び過熱温度Ｔ１α（すなわち、上述の閾値Ｔ１α）を超えている。この場合、電動機１２は、過熱状態となる。
【００６７】
本実施形態においては、制御装置２０は、このステップＳ１０において、電動機１２の運転が過熱状態となる可能性を定量的に評価するために、第１のデータを取得する。一例として、制御装置２０は、第１のデータとして、直近に取得した温度Ｔ１と過熱温度Ｔ１αとの差δ１（＝Ｔ１α−Ｔ１）を算出する。
【００６８】
この差δ１が小さい程、電動機１２が過熱状態となる可能性が増大するので、該差δ１を、電動機１２の運転が過熱状態となる可能性を表す第１のデータδ１として用いることができる。
【００６９】
他の例として、制御装置２０は、第１のデータとして、時間ｔに対する温度Ｔ１の上昇度合を算出する。例えば、制御装置２０は、第１の温度検出部３５から直近に取得した温度Ｔ１（ｎ）と、該温度Ｔ１（ｎ）の直前に第１の温度検出部３５から取得した温度Ｔ１（ｎ−１）と、計測周期τ１とから、上昇度合δＴ１／δｔ＝（Ｔ１（ｎ）−Ｔ１（ｎ−１））／τを算出する。
【００７０】
この上昇度合δＴ１／δｔは、図６に示すグラフの傾きに相当する。図６を参照すると、関係９４の傾きが、他の関係９０及び９２よりも、時点ｔ１以降に顕著に大きくなっていることが明らかである。よって、この上昇度合δＴ１／δｔを、電動機１２の運転が過熱状態となる可能性を表す第１のデータδＴ１／δｔとして用いることができる。
【００７１】
さらに他の例として、制御装置２０は、第１のデータとして、δ１及びδＴ１／δｔの双方を算出してもよい。このようにして、制御装置２０は、第１のデータ（δ１、δＴ１／δｔ）を取得し、メモリに記憶する。
【００７２】
ステップＳ１１において、制御装置２０は、ステップＳ１０で取得した第１のデータ（δ１、δＴ１／δｔ）に基づいて、電動機１２の運転が過熱状態となる可能性が高いか否かを判定する。
【００７３】
一例として、ステップＳ１０で第１のデータδ１＝Ｔ１α−Ｔ１を算出した場合、制御装置２０は、このステップＳ１１において、第１のデータδ１が閾値α以下（すなわち、δ１≦α）であるか否かを判定する。この閾値αは、オペレータによって予め定められ、制御装置２０のメモリに記憶される。
【００７４】
制御装置２０は、δ１≦αである場合に、電動機１２の運転が過熱状態となる可能性が高い（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ１２へ進む。一方、制御装置２０は、δ１＞αである場合に、電動機１２の運転が過熱状態となる可能性が低い（すなわち、ＮＯ）と判定し、上述のステップＳ６へ進み、該ステップＳ６でＹＥＳと判定されるまで、電動機１２を正常運転モードで運転させる。
【００７５】
他の例として、ステップＳ１０で第１のデータδＴ１／δｔ＝（Ｔ１（ｎ）−Ｔ１（ｎ−１））／τを算出した場合、制御装置２０は、このステップＳ１１において、第１のデータδＴ１／δｔが閾値β以上（すなわち、δＴ１／δｔ≧β）であるか否かを判定する。この閾値βは、オペレータによって予め定められ、制御装置２０のメモリに記憶される。
【００７６】
制御装置２０は、δＴ１／δｔ≧βである場合にＹＥＳと判定し、ステップＳ１２へ進む。一方、制御装置２０は、δＴ１／δｔ＜βである場合にＮＯと判定し、上述のステップＳ６へ進む。
【００７７】
さらに他の例として、ステップＳ１０において、第１のデータとしてδ１及びδＴ１／δｔの双方を取得した場合、制御装置２０は、δ１及びδＴ１／δｔに基づいて、電動機１２の過熱状態の可否を判定してもよい。例えば、制御装置２０は、δ１≦α、又は、δＴ１／δｔ≧βである場合にＹＥＳと判定する一方、δ１＞α、且つ、δＴ１／δｔ＜βである場合にＮＯと判定してもよい。
【００７８】
ステップＳ１２において、制御装置２０は、電動機１２を異常運転モードで運転する。このステップＳ１２について、図５を参照して説明する。ステップＳ１２の開始後、ステップＳ２１において、制御装置２０は、電動機１２の出力を低減する。
【００７９】
具体的には、制御装置２０は、電動機１２に送信する電流値指令を、電流値指令Ｉ１から第２の電流値指令Ｉ２へ変更し、電動機１２に発信する。第２の電流値指令Ｉ２は、電流値指令Ｉ１よりも低い電流値で電動機１２を運転させるための指令である。その結果、電動機１２は、第２の電流値指令Ｉ２に応じた第２の回転力Ｐ２（＜Ｐ１）を出力する。
【００８０】
ステップＳ２２において、制御装置２０は、電動機１２の温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超える可能性を定量的に評価するための第２のデータを取得する。一例として、制御装置２０は、第２のデータとして、直近に取得した温度Ｔ１と飽和温度Ｔ１βとの差δ２（＝Ｔ１β−Ｔ１）を算出する。
【００８１】
この差δ２が小さくなる程、温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超える可能性が増大するので、該差δ２を、温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超える可能性を表す第２のデータδ２として用いることができる。
【００８２】
他の例として、制御装置２０は、第２のデータとして、時間に対する温度Ｔ１の上昇度合δＴ１／δｔ＝（Ｔ１（ｎ）−Ｔ１（ｎ−１））／τを算出する。さらに他の例として、制御装置２０は、第２のデータとして、δ２及びδＴ１／δｔの双方を算出してもよい。制御装置２０は、第２のデータ（δ２、δＴ１／δｔ）を取得し、メモリに記憶する。
【００８３】
ステップＳ２３において、制御装置２０は、ステップＳ２２で取得した第２のデータ（δ２、δＴ１／δｔ）に基づいて、温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超える可能性が高いか否かを判定する。
【００８４】
一例として、ステップＳ２２で第２のデータδ２＝Ｔ１β−Ｔ１を算出した場合、制御装置２０は、このステップＳ２３において、第２のデータδ２が閾値γ以下（すなわち、δ２≦γ）であるか否かを判定する。この閾値γは、オペレータによって予め定められ、制御装置２０のメモリに記憶される。
【００８５】
制御装置２０は、δ２≦γである場合に、温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超える可能性が高い（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ２１へ戻る。一方、制御装置２０は、δ２＞γである場合に、温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超える可能性が低い（すなわち、ＮＯ）と判定し、ステップＳ２４へ進む。
【００８６】
他の例として、ステップＳ２２で第２のデータδＴ１／δｔを算出した場合、制御装置２０は、このステップＳ２３において、第２のデータδＴ１／δｔが閾値ε以上（すなわち、δＴ１／δｔ≧ε）であるか否かを判定する。この閾値εは、オペレータによって予め定められ、制御装置２０のメモリに記憶される。なお、閾値εは、上述の閾値βと同じ値であってもよいし、違う値であってもよい。
【００８７】
制御装置２０は、δＴ１／δｔ≧εである場合にＹＥＳと判定し、ステップＳ２１へ戻る。一方、制御装置２０は、δＴ１／δｔ＜εである場合にＮＯと判定し、ステップＳ２４へ進む。
【００８８】
さらに他の例として、ステップＳ２１において、第２のデータとしてδ２及びδＴ１／δｔの双方を取得した場合、制御装置２０は、δ２及びδＴ１／δｔに基づいて、温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超える可能性を判定してもよい。例えば、制御装置２０は、δ２≦γ、又は、δＴ１／δｔ≧εである場合にＹＥＳと判定する一方、δ２＞γ、且つ、δＴ１／δｔ＜εである場合にＮＯと判定してもよい。
【００８９】
このように、制御装置２０は、このステップＳ２３でＮＯと判定するまで、ステップＳ２１〜Ｓ２３を繰り返し実行する。制御装置２０は、ステップＳ２１を実行する毎に、電動機１２の出力を段階的に低減する。
【００９０】
具体的には、電動機１２に送信する電流値指令を、第ｍの電流値指令Ｉｍから第ｍ＋１の電流値指令Ｉｍ＋１へ変更し、電動機１２に発信する。第ｍ＋１の電流値指令Ｉｍ＋１は、第ｍの電流値指令Ｉｍよりも低い電流値で電動機１２を運転させるための指令である。その結果、電動機１２は、第ｍ＋１の電流値指令Ｉｍ＋１に応じた第ｍ＋１の回転力Ｐｍ＋１（＜Ｐｍ）を出力する。
【００９１】
このような電動機１２の運転制御について、図７を参照して説明する。図７中の実線９６は、電動機１２を異常運転モードで運転させているときの温度Ｔ１と時間ｔとの関係を示す。また、図７中の実線９８は、電動機１２を異常運転モードで運転させているときの電流値Ｉと時間ｔとの関係を示す。また、図７においては、比較のために、図６に示す関係９０、９２及び９４も、重ねて示している。
【００９２】
制御装置２０は、時点ｔ２で、電動機１２の電流値Ｉを、電流値Ｉ１から電流値Ｉ２へ低減している（第１回目のステップＳ２１）。次いで、制御装置２０は、時点ｔ３で、電動機１２の電流値Ｉを、電流値Ｉ２から電流値Ｉ３へさらに低減している（第２回目のステップＳ２１）。
【００９３】
このように、制御装置２０は、温度Ｔ１と飽和温度Ｔ１βとを参照して、電動機１２の電流値Ｉを制御する。これにより、図７中の関係９６に示すように、電動機１２の温度Ｔ１は、時間ｔとともに、飽和温度Ｔ１βを超えない程度に、該飽和温度Ｔ１βに漸近するようになり、その結果、過熱温度Ｔ１αを超えてオーバーヒートとなってしまうのが防止される。
【００９４】
このように、本実施形態においては、制御装置２０は、運転情報（温度Ｔ１）を参照して電動機１２の運転を過熱防止状態に制御する運転制御部８２（図１）としての機能を有する。
【００９５】
ステップＳ２４において、制御装置２０は、上述のステップＳ６と同様に、動作終了指令を受け付けたか否かを判定する。制御装置２０は、ＹＥＳと判定した場合、電動機１２（及び電源１８）の運転を停止し、図５に示すステップＳ１２を終了し、以って、図４に示すフローを終了する。一方、制御装置２０は、ＮＯと判定した場合、ステップＳ２３へ戻る。
【００９６】
以上のように、本実施形態においては、制御装置２０は、ファン１４の冷却動作情報（温度Ｔ２）が正常な冷却動作を示さない（ステップＳ５でＮＯ）と判定した場合に、電動機１２の運転情報（温度Ｔ１）を参照して電動機１２の運転を過熱防止状態に制御している。
【００９７】
この構成によれば、仮にファン１４の冷却動作に異常が発生したとしても、オーバーヒートにならないように電動機１２の運転を継続することができる。その結果、電動機１２を用いた作業（例えば、加工作業）が全停止してしまうのを回避することができ、オペレータは、作業に支障がない時期を見計らってファン１４の修理又は交換を行なうことができる。
【００９８】
また、本実施形態においては、制御装置２０は、ステップＳ５でＮＯと判定した場合に、ファン１４の冷却動作の異常を報知する警告信号を生成し、オペレータにその旨を報知している。この構成によれば、オペレータは、ファン１４に異常が発生したことを、確実に認識できる。
【００９９】
また、本実施形態においては、制御装置２０は、ファン１４の冷却動作情報として、第２の温度検出部５２が検出した温度Ｔ２を取得している。上述したように、温度Ｔ２とファン１４の冷却動作の状態とは高度に相関するので、制御装置２０は、ステップＳ５でファン１４の冷却動作が正常であるか否かを、温度Ｔ２を用いて定量的且つ高精度に判定できる。
【０１００】
また、本実施形態においては、制御装置２０は、電動機１２の運転情報（温度Ｔ１）が正常か否かを判定し（ステップＳ８）、該運転情報が正常でない（すなわち、ステップＳ８でＮＯ）と判定した場合に、電動機１２の運転を停止している（ステップＳ９）。この構成によれば、電動機１２がオーバーヒートとなったことを確実に検出し、電動機１２の運転を即座に停止できる。
【０１０１】
また、本実施形態においては、制御装置２０は、上述のステップＳ２１〜Ｓ２３を実行することによって、電動機１２の温度Ｔ１が飽和温度Ｔ１βを超えないように、電動機１２の運転を制御している。
【０１０２】
この構成によれば、電動機１２がオーバーヒートとなることを確実に防止できるとともに、電動機１２の過熱防止状態を維持する範囲内で該電動機１２の出力を最大限高めることができる。したがって、ファン１４に異常が生じた場合でも、作業効率を最大限維持することができる。
【０１０３】
また、本実施形態においては、制御装置２０は、ステップＳ１１でＹＥＳと判定したときのみ、ステップＳ１２で異常運転モードを実行している。この構成によれば、電動機１２が過熱状態となる可能性が高い場合は、ステップＳ１２で電動機１２を過熱防止状態に制御することができる一方、過熱状態となる可能性が低い場合（例えば、図６中の関係９２の場合）は、電動機１２を正常運転モードで運転して、該電動機１２の出力が過度に低下してしまうのを防止できる。
【０１０４】
次に、図８を参照して、他の実施形態に係る電動機システム１００について説明する。電動機システム１００は、上述の電動機システム１０と、ファン１０２の構成において相違する。本実施形態に係るファン１０２は、上述のファン１４と、第２の温度検出部５２の代わりに回転検出部１０４を有している点で、相違する。
【０１０５】
回転検出部１０４は、例えば、エンコーダ又はホール素子を有し、ファン１０２の回転数を計測する。具体的には、回転検出部１０４は、ファン１０２のファンロータ５６又は回転体５１に近接して配置され、該ファンロータ５６又は該回転体５１の回転数を計測する。回転検出部１０４は、検出した回転数に係る情報を、ファン１０２の冷却動作情報として、信号ケーブル７４を通して制御装置２０に送信する。
【０１０６】
次に、図４及び図５を参照して、電動機システム１００の動作フローについて説明する。電動機システム１００の制御装置２０は、図４及び図５に示す動作フローを実行する。ここで、電動機システム１００の動作フローは、上述の実施形態と、ステップＳ４及びＳ５において、相違する。
【０１０７】
ステップＳ４において、制御装置２０は、冷却動作情報取得部７６として機能して、ファン１０２の冷却動作情報の取得を開始する。具体的には、制御装置２０は、ファン１０２に設けられた回転検出部１０４に回転検出指令を送る。
【０１０８】
回転検出部１０４は、回転検出指令を受信すると、ファン１０２の回転数Ｒを（例えば周期τ３で）繰り返し計測し、計測した検出した回転数Ｒの情報を、ファン１０２の冷却動作情報として、信号ケーブル７４を通して制御装置２０に順次送信する。制御装置２０は、回転検出部１０４から受信した回転数Ｒを、メモリに順次記憶する。
【０１０９】
ここで、ファン１０２の回転数Ｒは、該ファン１０２が電動機１２で生じさせる気流に比例するので、ファン１０２の冷却動作の状態と高度に相関する。したがって、該回転数Ｒは、稼働中のファン１０２の冷却動作の状態を表す情報（すなわち、冷却動作情報）として用いることができる。
【０１１０】
ステップＳ５において、制御装置２０は、冷却動作判定部７８として機能して、ファン１０２の冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する。具体的には、制御装置２０は、回転検出部１０４から直近に取得した回転数Ｒが閾値Ｒαよりも高い（すなわち、Ｒ＞Ｒα）か否かを判定する。
【０１１１】
この閾値Ｒαは、上述の回転数ＲＲＥＦよりも低い値（すなわち、Ｒα＜ＲＲＥＦ）として、オペレータによって予め定められ、制御装置２０のメモリに記憶される。制御装置２０は、Ｒ＞Ｒαである場合、ファン１０２の冷却動作情報が正常な冷却動作を示している（すなわち、ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ６へ進む。
【０１１２】
一方、制御装置２０は、回転数Ｒが閾値Ｒα以下（すなわち、Ｒ≦Ｒα）である場合、ファン１０２の冷却動作情報が正常な冷却動作を示していない（すなわち、ＮＯ）と判定し、ステップＳ７へ進む。ステップＳ５の後、制御装置２０は、上述の実施形態と同様に、ステップＳ６〜Ｓ１２を順次実行する。
【０１１３】
本実施形態においては、制御装置２０は、ファン１０２の冷却動作情報として、回転検出部１０４が検出した回転数Ｒを取得している。上述したように、回転数Ｒとファン１０２の冷却動作の状態とは高度に相関するので、制御装置２０は、ステップＳ５でファン１０２の冷却動作が正常であるか否かを、回転数Ｒを用いて定量的且つ高精度に判定できる。
【０１１４】
なお、上述の制御装置２０から、警告信号生成部８４及び運転判定部８６を省略することもできる。このような制御装置１１０を、図９に示す。制御装置１１０は、冷却動作情報取得部１１２、冷却動作判定部１１４、運転情報取得部１１６、及び運転制御部１１８を備える。
【０１１５】
制御装置１１０は、プロセッサ及びメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を有する１つのコンピュータから構成され得る。この場合、制御装置１１０のプロセッサが、冷却動作情報取得部１１２、冷却動作判定部１１４、運転情報取得部１１６、及び運転制御部１１８としての機能を担う。
【０１１６】
又は、制御装置１１０は、プロセッサ及びメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を各々有する複数のコンピュータから構成されてもよい。この場合において、該複数のコンピュータの各々のプロセッサが、冷却動作情報取得部１１２、冷却動作判定部１１４、運転情報取得部１１６、及び運転制御部１１８の各々の機能を担ってもよい。
【０１１７】
冷却動作情報取得部１１２は、ファン１４、１０２の冷却動作情報（例えば、温度Ｔ２又は回転数Ｒ）を取得する。冷却動作判定部１１４は、冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する。例えば、冷却動作判定部１１４は、上述の実施形態と同様に、冷却動作情報と予め定められた閾値とを比較することによって、冷却動作情報が正常な冷却動作を示すか否かを判定する。
【０１１８】
運転情報取得部１１６は、電動機１２の運転情報（例えば、温度Ｔ１）を取得する。運転制御部１１８は、冷却動作判定部１１４によって冷却動作情報が正常な冷却動作を示していないと判定された場合に、運転情報取得部１１６が取得した運転情報を参照して、電動機１２の運転を過熱防止状態に制御する。
【０１１９】
例えば、運転制御部１１８は、上述の実施形態と同様に、運転情報を参照して電動機１２の出力（例えば電流値）を低減することで、電動機１２の運転を過熱防止状態に制御する。
【０１２０】
本実施形態によれば、仮にファン１４、１０２の冷却動作に異常が発生したとしても、オーバーヒートにならないように電動機１２の運転を継続することができる。その結果、電動機１２を用いた作業が全停止してしまうのを回避することができ、オペレータは、作業に支障がない時期を見計らってファン１４、１０２の修理又は交換を行なうことができる。
【０１２１】
なお、上述の第１の温度検出部３５は、電動機１２の如何なる部分に配置されてもよい。また、電動機１２の第１の温度検出部３５を省略し、冷却動作情報取得部７６、１１２は、電動機１２の運転情報として、上述の温度Ｔ１の代わりに、電動機１２のフィードバック（フィードバック電流、負荷トルク等）を取得してもよい。
【０１２２】
この場合、制御装置２０、１１０は、ステップＳ８において、取得したフィードバックと閾値ζとを互いに照らし合わせて、電動機１２の運転が正常であるか否か（すなわち、過熱状態となっているか否か）を判定する。
【０１２３】
この閾値ζは、電動機１２が過熱状態になっているときに電動機１２から送信されるフィードバックとして、定められ得る。また、この場合、制御装置２０、１１０は、ステップＳ１０及びＳ２２において、電動機１２のフィードバックに基づく第１のデータ及び第２のデータを取得する。
【０１２４】
また、電源１８は、商用ＡＣ電源でなくてもよく、例えば、インバータを内蔵した周波数を制御可能な電源であってもよい。
【０１２５】
また、上述の実施形態においては、警告出力部１６が制御装置２０とは別体として設けられている場合について述べたが、警告出力部１６は、制御装置２０に組み込まれてもよい。この場合、制御装置２０は、表示部又はスピーカを有する。
【０１２６】
また、制御装置２０、１１０は、図５中のステップＳ２３の後に、電動機１２の出力（電流値指令Ｉ）を増加させてもよい。また、制御装置２０、１１０は、電流値指令Ｉの代わりに、電圧値指令又は電力値指令を電動機１２に発信してもよい。この場合、制御装置２０、１１０は、図５中のステップＳ２１において、電圧値指令又は電力値指令を低減する。
【０１２７】
また、上述の実施形態においては、ファン１４が、電動機１２のステータ２４及びロータ２２の軸方向後方において、リアカバー３２の内部に設置されている場合について述べた。
【０１２８】
しかしながら、これに限らず、ファン１４は、電動機１２を冷却可能であれば、如何なる位置に配置されてもよい。また、ファン１４は、図３に示す軸流型ファンに限らず、遠心型ファン等、気流を発生させることができれば如何なるタイプのファンを適用してもよい。
【０１２９】
以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１３０】
１０，１００    電動機システム
１２    電動機
１４    ファン
２０，１１０    制御装置
７６，１１２    冷却動作情報取得部
７８，１１４    冷却動作判定部
８０，１１６    運転情報取得部
８２，１１８    運転制御部
８４    警告信号生成部
８６    運転判定部
【図１】
2019009877.tif 000003
【図２】
2019009877.tif 000004
【図３】
2019009877.tif 000005
【図４】
2019009877.tif 000006
【図５】
2019009877.tif 000007
【図６】
2019009877.tif 000008
【図７】
2019009877.tif 000009
【図８】
2019009877.tif 000010
【図９】
2019009877.tif 000011