(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置を駆動させるためのモータと、
該モータを駆動するためのインバータ回路と、
前記モータのロータの位置を検出するための複数の位置センサと、
該位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間からモータの電気角と角速度を更新し前記インバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータを有し、
該位置センサ付きモータによって駆動され、気体を圧縮して圧縮気体を生成する圧縮機本体と、
前記圧縮気体の圧力を計測する圧力センサとを有する気体圧縮装置であって、
前記制御装置は、前記複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号が前記モータの運転中に正常に入力されない位置センサ異常時に、更新前の前記経過時間からモータの角速度を演算し、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでの前記パルス幅の経過時間を用いて電気角と角速度を演算し、
さらに、前記位置センサ異常時には、前記制御装置によって、正常時のモータを停止させる停止圧力に比して低い圧力で停止させるように前記インバータ回路の出力を制御することを特徴とする気体圧縮装置。
【請求項２】
機械装置を駆動させるためのモータと、
該モータを駆動するためのインバータ回路と、
前記モータのロータの位置を検出するための複数の位置センサと、
該位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間からモータの電気角と角速度を更新し前記インバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータを有し、
該位置センサ付きモータによって駆動され、気体を圧縮して圧縮気体を生成する圧縮機本体と、
前記圧縮気体の圧力を計測する圧力センサとを有する気体圧縮装置であって、
前記制御装置は、前記複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号が前記モータの運転中に正常に入力されない位置センサ異常時に、更新前の前記経過時間からモータの角速度を演算し、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでの前記パルス幅の経過時間を用いて電気角と角速度を演算し、
さらに、前記位置センサ異常時には、前記制御装置によって、正常時のモータを再運転する再起動圧力に比して低い圧力になってから起動させるように前記インバータ回路の出力を制御することを特徴とする気体圧縮装置。
【請求項３】
請求項１に記載の気体圧縮装置であって、
前記位置センサ異常時には、前記制御装置によって、正常時のモータを再運転する再起動圧力に比して低い圧力になってから起動させるように前記インバータ回路の出力を制御することを特徴とする気体圧縮装置。
【請求項４】
機械装置を駆動させるためのモータと、
該モータを駆動するためのインバータ回路と、
前記モータのロータの位置を検出するための複数の位置センサと、
該位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間からモータの電気角と角速度を更新し前記インバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータを有し、
該位置センサ付きモータによって駆動され、気体を圧縮して圧縮気体を生成する圧縮機本体と、
前記圧縮気体の圧力を計測する圧力センサとを有する気体圧縮装置であって、
前記制御装置は、前記複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号が前記モータの運転中に正常に入力されない位置センサ異常時に、更新前の前記経過時間からモータの角速度を演算し、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでの前記パルス幅の経過時間を用いて電気角と角速度を演算し、
さらに、前記位置センサ異常時には、前記制御装置によって、正常時のモータの角速度に比して遅い角速度で回転させるように前記インバータ回路の出力を制御することを特徴とする気体圧縮装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れか１項に記載の気体圧縮装置であって、
前記位置センサ異常時には、前記制御装置によって、正常時のモータの角速度に比して遅い角速度で回転させるように前記インバータ回路の出力を制御することを特徴とする気体圧縮装置。
【請求項６】
機械装置を駆動させるためのモータと、
該モータを駆動するためのインバータ回路と、
前記モータのロータの位置を検出するための複数の位置センサと、
該位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間からモータの電気角と角速度を更新し前記インバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータを有し、
該位置センサ付きモータによって駆動され、気体を圧縮して圧縮気体を生成する圧縮機本体と、
前記圧縮気体の圧力を計測する圧力センサとを有する気体圧縮装置であって、
前記制御装置は、前記複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号が前記モータの運転中に正常に入力されない位置センサ異常時に、更新前の前記経過時間からモータの角速度を演算し、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでの前記パルス幅の経過時間を用いて電気角と角速度を演算し、
さらに、前記位置センサ異常時には、前記制御装置によって、モータの角速度が常に一定となるように前記インバータ回路の出力を制御することを特徴とする気体圧縮装置。
【請求項７】
請求項１から５の何れか１項に記載の気体圧縮装置であって、
前記位置センサ異常時には、前記制御装置によって、モータの角速度が常に一定となるように前記インバータ回路の出力を制御することを特徴とする気体圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置センサ付きモータ及びそれを用いた気体圧縮装置に係り、特にインバータ制御によるモータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽搬型圧縮機などにおいては、ダストや結露・水滴、熱など電機機器にとっては過酷な環境で使われることが多く、故障のリスクが高くなっている。また、その使用用途から、軽度の故障である場合にはなるべく止めずに運転し続けることが要求されている。
【０００３】
その一方で、従来の圧縮機では、モータの角度および回転速度算出にホールＩＣの信号を使用しており、三相モータの場合、各相に１個ずつ計３個用いているが、そのうち１つでも故障した場合には、異常なホール信号の組み合わせが入力されることにより、ロータの角度および回転速度ともに算出できなくなるため、異常と判断し、モータを停止している。そのため、致命的な故障ではないにもかかわらず、部品の交換・修理が完了するまで圧縮機が使用できず、暫くの間、空圧機器・工具を用いた作業ができなくなってしまう等の不便性があった。
【０００４】
また、従来の位置センサ付きモータは、インバータを用いたモータ制御として、複数の位置センサから出力される信号の状態からモータの電気角や角速度を制御装置によって演算し、出力をＰＷＭ制御することによってモータを駆動しており、位置センサが故障した場合など、異常な信号が出力された場合には、その異常を検知し、モータを停止させたり、あるいは、特開２０１２−１７０６８９号公報（特許文献１）に開示されるような、正常な位置センサの組み合わせのときの経過時間のみを用いて制御装置によってモータの電気角および角速度を演算し、モータへの出力を制御していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７０６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のような制御を往復動圧縮機などのような気体圧縮装置に適用した場合、演算精度が良くないために、圧力が高くなるにつれてモータの角速度の脈動が大きくなり、モータの電力効率が低下したりモータが停止してしまう場合があった。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の課題に鑑みなされたもので、位置センサが故障してもモータの角速度の演算精度を上げて、安全に動かし続けることを目的とし、そのために、演算精度を上げる演算方法を用いた位置センサ付きモータおよび回転脈動を抑えた気体圧縮装置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】
本発明は、上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、機械装置を駆動させるためのモータと、モータを駆動するためのインバータ回路と、モータのロータの位置を検出するための複数の位置センサと、位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間からモータの電気角と角速度を更新しインバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータにおいて、制御装置は、複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号がモータの運転中に正常に入力されないときに、更新前の経過時間からモータの角速度を演算し、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでのパルス幅の経過時間を用いて電気角と角速度を演算するように構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、位置検出手段の出力が異常となった場合においても、モータの電気角と角速度の演算精度を向上させることができ、インバータの出力を制御することによって気体圧縮装置の継続的な運転を可能にし、効率悪化や意図しない停止を予防することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における気体圧縮装置のシステム構成図である。
【図２】実施例１における気体圧縮装置に用いる位置センサ付きモータの具体的な回路構成例である。
【図３】実施例１における位置センサ付きモータの各信号波形と演算結果を示す概略図である。
【図４】実施例１および２における位置センサ付きモータの角速度の演算結果の６０°ごとの波形を示す図である。
【図５】実施例１および２における位置センサ付きモータの電気角の演算結果の誤差と角度更新の時期を示す図である。
【図６】実施例２における位置センサ付きモータの各信号波形と演算結果を示す概略図である。
【図７】実施例３および実施例４における気体圧縮装置の圧力制御を示す図である。
【図８】実施例５および実施例６における気体圧縮装置の目標角速度制御を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施例を図面を用いて以下説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本実施例の気体圧縮装置のシステム構成図である。図１において、気体圧縮装置は、電源１から供給される交流電力を制御装置２内部のブリッジダイオード３にて直流化し、位置検出回路１１から得られるモータ９のロータの位置検出による角度と角速度の情報をマイコン７で演算し、所望の回転速度になるようにインバータ回路４を駆動し、モータ９を回転させる。そして、本システムは、モータ９によって駆動される圧縮機本体１０と、該圧縮機本体１０から吐出された圧縮空気を一時的に貯留する一時貯留タンク１３および該タンク内圧力を測定する圧力センサ１２とによって大略構成されている。なお、位置検出回路としては、位置センサを用い、例えば、ホールセンサや磁気センサ、光センサなどがある。
【００１３】
また、制御装置２は圧縮空気の使用量を圧力センサ１２の測定値から演算し、圧縮機の運転と停止を制御している。ここで、本実施例では交流電源１を直接整流して使用しているが、力率改善回路や昇圧回路を介してインバータ回路４を接続しても良い。
【００１４】
図２に、本実施例の気体圧縮装置に用いる位置センサ付きモータの回路構成図を示す。図２に示すように、インバータ回路４は、三相モータの場合には、６個のパワー素子４０１で構成されており、位置検出回路１１から出力される位置信号２０によりモータの回転角度および角速度をマイコン７にて演算し、所望の回転特性となるようにパワー素子４０１の駆動信号１９にて出力を制御している。
【００１５】
本構成において、タンク１３の圧力が所定の上限値に達すると圧縮機は停止し、該タンク１３内の圧縮空気が使用されるにつれて圧力が低下し、圧力が所定の下限値に達するとモータ９を再起動させて、再度圧縮が始まり、圧縮空気をタンク１３に貯留する。
【００１６】
ここで、位置検出回路１１の搭載された複数の位置センサのうち、１つが故障や断線、短絡などして異常が発生した場合には、出力される位置信号２０の組み合わせが異常となり、モータを停止したり、あるいは、更新前の正常な信号の情報から位置と速度を演算により推定しモータの運転を実施したりしている。その一方で、往復動圧縮機などの場合には、もともとの正常時における回転脈動が大きいために、位置検出回路の異常時には、演算誤差が大きくなってモータの効率が低下したり、最悪の場合モータが停止したりする恐れがあった。
【００１７】
図３は、本実施例における位置センサ付きモータの各信号波形と演算結果を示す概略図である。図３において、ＨＵ、ＨＶ、ＨＷは、３相におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの位置検出回路の位置信号出力である。また、ＸＯＲは、各位置信号出力、ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの排他的論理和である。また、Ｕｐ、Ｖｐ、Ｗｐ、Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎは、図２のインバータ回路４内の６個のパワー素子４０１それぞれへの出力信号である。また、下段の表はそれぞれの信号波形のモータの電気角に対する値及び演算結果をまとめた表である。
【００１８】
図３に示すように、各相におけるそれぞれの位置検出回路が正常の場合には、それらの位置信号出力ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのエッジ信号、すなわち、それらの排他的論理和ＸＯＲから演算されるパルス幅（ｔ１）によって、電気角６０°毎に角速度を更新する。
【００１９】
ここで、例えばＷ相の位置信号ＨＷに異常が発生し、ＬＯ固定となったと判断した場合、各位置信号出力ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの排他的論理和ＸＯＲから演算される更新する前のパルス幅ｔ１を用いて角速度を演算し、計測中の次のパルス幅ｔ２を計測中に６０°相当回転したと判断された場合に、ｔ２計測を継続しつつ、モータへの出力は次の相へ変更し、モータの角度は更新前のＸＯＲパルス幅ｔ１で演算された角速度を引き続き利用して演算する。
【００２０】
次に、正常な位置信号の出力が更新されてＸＯＲ信号に変化が発生した場合、すなわち、複数の位置センサのうち他の正常な位置センサからの２値信号であるＨＵまたはＨＶが変化したときにＸＯＲから演算されるパルス幅に変化が発生した場合、前回変化してから今回変化するまでのパルス幅、本実施例では、ＨＶが変化してＸＯＲから演算されるパルス幅ｔ２、の経過時間が電気角１２０°に相当するものとして次の電気角６０°間の電気角と角速度を演算する。これにより、電気角３６０°当たり４回（すなわち、ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５）の角速度と電気角の更新が可能となり、電気角および角速度の演算精度の向上が見込める。
【００２１】
具体的には、ＨＶの立ち上がりを電気角０°として、モータの電気角が３６０°回るまでの状態を６つの状態に大別し、角速度も更新前の間隔と同じ６０°ごとに演算した場合、各相におけるそれぞれの位置検出回路が正常の場合には、ＸＯＲパルス幅ｔ１は、６０°から１２０°までの６０°回転するまでの時間、及び、１２０°から１８０°までの６０°回転するまでの時間に相当するため、角度６０°から１２０°までの角速度ωｒ（６０）、及び、角度１２０°から１８０°までの角速度ωｒ（１２０）は式（１）で表される。  
ωｒ（６０）＝ωｒ（１２０）＝２π×（１／ｔ１×６）  …（１）
【００２２】
そして、一つの位置検出回路から異常な位置信号出力が入力され、次に他の位置検出回路から正常な位置信号が入力されるまでの時間ｔ２は、６０°から１８０°までの１２０°回転するまでの時間に相当するため、次の角度１８０°から２４０°までの角速度ωｒ（１８０）は式（２）で表される。  
ωｒ（１８０）＝２π×（１／ｔ２×３）    …（２）
【００２３】
また、次に異常な位置信号出力が入力され、再度他の位置検出回路から正常な信号が入力されるまでの時間ｔ５も同様に、２４０°から３６０°までの１２０°回転するまでの時間に相当するため、次の角度０°から６０°までの角速度ωｒ（０）は式（３）で表される。  
ωｒ（０）＝２π×（１／ｔ５×３）        …（３）
【００２４】
なお、これらの角速度の計算式を、角度６０°毎にまとめたものを図３の下表の角速度の欄に示す。
【００２５】
また、図３の下表において、Ｕ、Ｖ、Ｗ、ＸＯＲは、図３の上のＨＵ、ＨＶ、ＨＷ、及びＸＯＲの信号波形を２値化した値を示し、和の欄は、Ｕ、Ｖ、Ｗをビット割当てして（すなわち、それぞれに１，２，４の重み付けをして）加算した値である。また、補正和の欄は、位置検出回路が正常な場合の和となるように補正した加算値である。例えば、図３下表において、角度１８０°から２４０°までの欄のＵ、Ｖ、Ｗの値が０，０，０となっており、これは、正常時にはあり得ない値であるので異常と判断し矢印で示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗの値を０，０，１とみなして補正和を４としている。角度１２０°から１８０°、角度２４０°から３００°についても、矢印で示すように、補正和で補正している。このように、信号波形を２値化した値で取扱い、ビット割当てをして、和、補正和として処理することでソフトウェア処理としても処理可能となる。
【００２６】
図４に、本実施例による角速度の演算特性と、位置検出回路が正常な場合の角速度の演算結果、および正常な信号のみ（ｔ１、ｔ４のみ）を使った場合の演算特性の比較を示す。図４において、実角速度と表示している特性が、位置検出回路が正常な場合の角速度の演算結果である。それに対し、正常信号限定利用と表示している特性が、正常な信号のみ（ｔ１、ｔ４のみ）を使った場合の演算特性を示している。正常信号限定利用の場合は、ｔ１、ｔ４のみを使用するので、電気角３６０°当たり２回しか角速度の更新が出来ないので、例えば、モータ角度２４０°、３００°、０°での角速度は同じ値となっている。これに対し、実施例１と表示している特性が、本実施例での角速度の演算特性である。本実施例では、正常な信号以外にも、異常な位置検出回路の信号も用いて角速度を演算するので、電気角３６０°当たり４回の角速度の更新が出来る。よって、従来の正常信号限定利用の場合に比べて、より、実角速度に近い演算結果を得ることが出来る。
【００２７】
図５に、電気角の演算誤差と角度更新の時期を示す。なお、角度は角速度に時間を掛けることで求められる。図５において、（Ａ）は正常信号のみでリセットした場合の角度演算誤差、（Ｂ）は本実施例での角度演算誤差を示している。（Ａ）の従来技術の場合には、モータの電気角が１回転するときに、Ａ点（１８０°）とＢ点（０°）の２点で角度を更新しているため、誤差が大きくなる。これに対して、本実施例では、異常な位置信号も使用することによって、Ａ点、Ｂ点に加えてＣ点（３００°）とＤ点（１２０°）でも角度の更新が可能となり、全体として角度演算の累積誤差の低減が可能となる。
なお、本実施例では、モータのＷ相についての位置検出回路の出力信号ＨＷがＬＯ固定で故障したものとして説明したが、Ｕ相の出力信号ＨＵやＶ相の出力信号ＨＶでもよく、ＨＩ固定故障や中間値故障でもよい。
【００２８】
以上のように、本実施例は、機械装置を駆動させるためのモータと、モータを駆動するためのインバータ回路と、モータのロータの位置を検出するための複数の位置センサと、位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間からモータの電気角と角速度を更新しインバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータにおいて、制御装置は、複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号がモータの運転中に正常に入力されないときに、更新前の経過時間からモータの角速度を演算し、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでのパルス幅の経過時間を用いて電気角と角速度を演算するように構成する。
【００２９】
また、言い換えれば、前記制御装置は、複数の位置センサのうち１つの位置センサからの信号がモータの運転中に正常に入力されないとき、位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間を所定の電気角に相当するものとして角速度を演算するように構成する。
【００３０】
また、前記モータは３相モータであり、前記位置センサは３個有しており、前記制御装置は、複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号がモータの運転中に正常に入力されないときに、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでのパルス幅の経過時間を電気角１２０°として角速度を演算し、次に位置センサの信号が変化するまでの電気角と角速度を演算するように構成する。
【００３１】
また、機械装置を駆動させるための３相モータと、モータを駆動するためのインバータ回路と、モータのロータの位置を検出するための３個の位置センサと、位置センサから生成される信号を用いてモータの角速度を電気角６０°毎に更新し、インバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータにおいて、制御装置は、３個の位置センサのうち１つの位置センサからの信号がモータの運転中に正常に入力されないときに、電気角３６０°当たり４回の角速度の更新を行うように構成する。
【００３２】
また、前記位置センサ付きモータと、位置センサ付きモータによって駆動され、気体を圧縮して圧縮気体を生成する圧縮機本体と、圧縮気体の圧力を計測する圧力センサとを有し、位置センサ異常時には、制御装置によって、モータの電気角および角速度を演算し、モータへの出力を制御する気体圧縮装置を構成する。
【００３３】
以上説明したように、本実施例によれば、位置センサが故障しても、異常な位置センサの入力信号も用いてモータの電気角と角速度を演算により求めることによって、モータの回転位置と出力を適切に制御でき、モータの角速度の演算精度を上げることができ、安全に動かし続けることが可能となる。また、演算精度を上げる演算方法を用いた位置センサ付きモータおよび回転脈動を抑え効率低下や停止を予防することが可能な気体圧縮装置を提供することができる。
【実施例２】
【００３４】
実施例１では電気角が３６０°進む間の角速度の変化が激しい場合には、図４のＡ点やＢ点のように本来の角速度に対して演算結果が遅れたり誤差が大きくなったりする場合がある。その一方で従来の正常な信号のみを用いた推定演算方式では、電気角が１８０°進むまでの間同一の角速度で演算するため、誤差も大きいなどの課題があった。
【００３５】
そこで、本実施例では、更新前の正常な信号パルス幅ｔ１とｔ４および異常信号のパルス幅ｔ２とｔ５の両方を用いた演算方法とすることでより演算精度の向上を図った実施例について説明する。
【００３６】
図６は、本実施例における位置センサ付きモータの各信号波形と演算結果を示す概略図である。図６において、たとえばＷ相の位置信号ＨＷに異常が発生し、ＬＯ固定となったと判断した場合、各位置信号出力ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの排他的論理和ＸＯＲから演算される更新前のパルス幅ｔ１を用いて角速度を演算し、計測中の次のパルス幅ｔ２を計測中に６０°相当回転したと判断された場合には、ｔ２計測を継続しつつ、モータへの出力は次の相へ変更し、モータの角度は更新前のＸＯＲパルス幅ｔ１で演算された角速度を引き続き利用して演算する。次に正常な位置信号の出力が更新されてＸＯＲ信号に変化が発生した場合には、そのときに演算されたパルス幅ｔ２と更新前のパルス幅ｔ１を合計した値が電気角１８０°に相当するものとして次の電気角６０°の電気角と角速度を演算することによって、電気角３６０°当たり４回の角速度と電気角の更新が可能となり、角速度の変化が激しい場合においても電気角および角速度の演算精度の向上が見込める。
具体的には、更新前の正常に演算された時間ｔ１と、異常な位置信号出力が入力され次に他の位置検出回路から正常な信号が入力されるまでの時間ｔ２の合計は、０°から１８０°までの１８０°回転するまでの時間に相当するため、次の角度１８０°から２４０°までの角速度ωｒ（１８０）は式（４）で表される。  
ωｒ（１８０）＝２π×［１／（ｔ１＋ｔ２）×２］    …（４）
【００３７】
また、次に正常な信号から演算された時間ｔ４と、その後また異常な位置信号出力が入力され、再度他の位置検出回路から正常な信号が入力されるまでの時間ｔ５の合計も同様に、１８０°から３６０°までの１８０°回転するまでの時間に相当するため、次の角度０°から６０°までの角速度ωｒ（０）は式（５）で表される。  
ωｒ（０）＝２π×［１／（ｔ４＋ｔ５）×２］        …（５）
【００３８】
なお、これらの角速度の計算式を、角度６０°毎にまとめたものを図６の下表の角速度の欄に示す。また、図６の下表のその他の欄については、図３の下表と同様なので、説明は省略する。
【００３９】
図４の角速度の演算結果の６０°ごとの波形を示す図において、実施例２と表示している特性が、本実施例での角速度の演算特性である。図４において、本実施例では、実施例１に比べて角速度誤差が若干増加するものの、従来方式に比べて演算精度がよいことがわかる。
【００４０】
また、図５の電気角の演算結果の誤差と角度更新の時期を示す図において、図５（Ｃ）に、本実施例での角度演算誤差を示す。図５において、本実施例では、図５（Ａ）の従来方式に比べて演算精度がよく、図５（Ｂ）の実施例１に比べて角速度急変時において誤差の少ない演算が可能となる。
【００４１】
以上のように、本実施例は、機械装置を駆動させるためのモータと、モータを駆動するためのインバータ回路と、モータのロータの位置を検出するための複数の位置センサと、位置センサから生成される信号の排他的論理和から演算されるパルス幅の経過時間からモータの電気角と角速度を更新しインバータ回路の出力を制御する制御装置と、を有する位置センサ付きモータにおいて、制御装置は、複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号がモータの運転中に正常に入力されないときに、更新前の経過時間と、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでのパルス幅の経過時間の和を用いて電気角と角速度を演算するように構成する。
【００４２】
また、前記モータは３相モータであり、前記位置センサは３個有しており、前記制御装置は、複数の位置センサのうち、１つの位置センサからの信号がモータの運転中に正常に入力されないときに、更新前の経過時間と、他の位置センサからの信号が変化したときに前回変化してから今回変化するまでのパルス幅の経過時間の和を電気角１８０°として角速度を演算し、次に位置センサの信号が変化するまでの電気角と角速度を演算するように構成する。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、位置センサが故障しても、正常な位置センサの入力信号と異常な位置センサの入力信号の両方を用いてモータの電気角と角速度を演算により求めることによって、モータの角速度の演算精度を上げることができ、安全に動かし続けることが可能となる。また、演算精度を上げる演算方法を用いた位置センサ付きモータおよび回転脈動を抑え効率低下や停止を予防することが可能な気体圧縮装置を提供することができる。
【実施例３】
【００４４】
気体圧縮機の用途によっては、可搬型などのようにタンク容量が制限される場合に、一般的には実際に使用される圧力に比べて高い圧力まで圧縮し、圧縮空気を貯留するものがある。この場合、気体圧縮装置は高圧になるほどタンク内圧力による反作用力のため、上死点近傍での圧縮空気の吐出段階において失速し、モータの回転速度変動が大きくなることがある。このとき、位置検出回路から異常な信号が出力されていると、角速度演算による補正の許容値を超えた場合に、モータが停止してしまう恐れがある。
【００４５】
そこで、本実施例では、図７に示すように、位置検出回路に異常が発生したと制御装置によって判断された場合には、正常時の気体圧縮装置の停止圧力Ｐ＿ｓｔｏｐに比して低い圧力Ｐ＿ｓｔｏｐ＿ｆａｉｌを新たに設定する。この値は、もちろん、使用圧力域より高い値であるので、実際の使用には問題のない圧力であり、この値を超えた場合に運転を停止することにより、安全に停止させることが可能となる。また、回転脈動の減少も可能となる。
【実施例４】
【００４６】
圧縮空気が使用されてタンク内の圧力が減少していくと、再度圧縮運転を開始することにより圧縮空気を再度貯留するが、この時の再起動圧力は一般的に十分な圧縮空気が確保できるよう、比較的高い圧力に設定されており、この状況下において位置検出回路から異常な信号が出力されていると、角速度演算による補正の許容値を超えた場合に、モータが始動できない恐れがある。
【００４７】
そこで、本実施例では、図７に示すように、位置検出回路に異常が発生したと判断された場合には、正常時の気体圧縮装置の再起動圧力Ｐ＿ｒｅｓｔａｒｔに比して低い圧力Ｐ＿ｒｅｓｔａｒｔ＿ｆａｉｌを新たに設定する。この値は、もちろん、使用圧力域より高い値であるので、この値を下回った場合に運転を再開することにより、実際の使用には問題のない圧力で安全に圧縮装置を再起動させることが可能である。
【００４８】
また、この再起動圧力Ｐ＿ｒｅｓｔａｒｔ＿ｆａｉｌはＰ＿ｓｔｏｐ＿ｆａｉｌと組み合わせて設定してもよく、いずれも固定値でも良く、気体圧縮装置の運転状況に合わせてマイコンで可変値として演算しても良く、また、例えばＥＥＰＲＯＭなどの外部記憶装置に記録された情報を用いてもよい。
【実施例５】
【００４９】
気体圧縮装置のなかには、圧縮空気のタンクへの充填を迅速に行うよう設計されたものがあり、そのため気体圧縮装置はモータを高速に回転させて運転する仕様となっており、比較的高速な目標角速度ｗｒ＿ｍａｘが設定されている。しかしながら、気体圧縮装置が高速に運転されているときには圧力に応じてモータの角速度の脈動も大きくなる傾向があり、位置検出回路から異常な信号が出力されていると、角速度演算による補正の許容値を超えた場合に、モータが停止したり、モータの効率が悪化したりする恐れがある。
【００５０】
そこで、本実施例では、図８に示すように、位置検出回路に異常が発生したと判断された場合には、正常時の気体圧縮装置の目標角速度ｗｒ＿ｍａｘに比して低速な異常時目標角速度ｗｒ＿ｍａｘ＿ｆａｉｌを新たに設定し、モータの最高回転数を抑制する。これにより、実際の使用に問題のない圧力をタンク内に貯留しつつ、モータの角速度の脈動を減少させて気体圧縮装置を運転することが可能となる。
【実施例６】
【００５１】
これまで説明した実施例では正常なＸＯＲ信号たとえばｔ１やｔ４を基本として、異常時の信号時間ｔ２およびｔ５がｔ１およびｔ４の約２倍であるとして、モータの角速度を演算しているが、圧縮空気の貯留されている量が実使用において問題ない量が確保されている場合などには、図８に示すように、モータの目標角速度を正常時の目標角速度ｗｒ＿ｍａｘに比して低速でありかつ一定な異常時目標一定角速度ｗｒ＿ｍａｘ＿ｆｃｏｎｓｔとすることにより、モータの角速度演算の誤差を最小に抑えることが可能である。このとき、位置検出回路のＸＯＲ信号時間ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５は、式（６）で表される。  
ｔ１＝ｔ４＝ｔ２／２＝ｔ５／２      …（６）
【００５２】
なお、これらはいずれも固定値として説明しているが、圧縮装置の運転状況に合わせてマイコンで可変値として演算しても、例えばＥＥＰＲＯＭなどの外部記憶装置に記録された情報を用いて可変としてもよく、さらに、これまで述べた実施例３から実施例５のいずれかもしくは複数と組み合わせて使用してもよい。
【００５３】
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１：電源
２：制御装置
３：整流回路
４：インバータ回路
７：マイコン
８：記憶回路
９：モータ
１０：圧縮機本体
１１：位置検出回路
１２：圧力センサ
１３：タンク
１４：逆止弁
１５：レギュレータ
１６：配管
１７：電流検出回路
１８：力率改善回路（ＰＦＣ）
１９：出力信号（Ｕｐ、Ｕｎ、Ｖｐ、Ｖｎ、Ｗｐ、Ｗｎ）
２０：位置信号（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）
４０１：パワー素子
【図１】
0006280852.tif 000002
【図２】
0006280852.tif 000003
【図３】
0006280852.tif 000004
【図４】
0006280852.tif 000005
【図５】
0006280852.tif 000006
【図６】
0006280852.tif 000007
【図７】
0006280852.tif 000008
【図８】
0006280852.tif 000009