(57)【要約】【課題】処理装置の負担を軽減するとともに、位置センサの半故障状態やノイズによる外乱がある場合でも位置センサの故障を検出することができる、信頼性の高いモータ制御装置を提供すること。【解決手段】本発明のモータ制御装置は、モータ巻線を有するステータ３０と、Ｎ極およびＳ極の永久磁石を有するロータ３１と、ロータ３１の永久磁石のＮ極とＳ極の切換りを検出して位置センサ信号を出力する複数の位置センサ８と、複数の位置センサ信号を基にロータを回転させる駆動信号を出力するインバータ制御装置６と、複数の位置センサ信号の切り替わり回数を計測するセンサ信号カウント装置７とを備え、インバータ制御装置はセンサ信号カウント装置が計測する複数の位置センサ信号の切り替わり回数の差が、所定の値を超えた時にモータを停止させる。【選択図】図２
2012120354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ巻線を有するステータと、Ｎ極およびＳ極の永久磁石を有するロータと、前記ロータの永久磁石のＮ極とＳ極の切換りを検出して位置センサ信号を出力する複数の位置センサと、前記複数の位置センサ信号を基に前記ロータを回転させる駆動信号を出力するインバータ制御装置と、前記複数の位置センサ信号の切り替わり回数を計測するセンサ信号カウント装置とを備え、前記インバータ制御装置は前記センサ信号カウント装置が計測する前記複数の位置センサ信号の切り替わり回数の差が、所定の値を超えた時にモータを停止させることを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置センサを用いたモータ制御装置に関し、特に位置センサの故障を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータ制御装置の位置センサの故障検出方法は、位置センサの状態を常に監視し、所定時間状態変化が無ければ、故障とみなしてモータを停止させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載された従来のモータ制御装置を示すものである。図６に示すように、モータはロータ５２と、ステータ５０を有している。そしてロータ５２は、複数のＮ極とＳ極を有する。また、位置センサ５６と５８はステータ５０の周りに設置される。
【０００４】
図７は、モータ制御方法の実施例を示すブロック図であり、位置センサ５６および５８から出力信号Ｓ５６およびＳ５８が処理装置６２に入力される。
【０００５】
そして、位置センサ５６および５８がＮ極を感知した時は、Ｈレベルの出力信号Ｓ５６およびＳ５８を処理装置６２へ入力し、位置センサ５６および５８がＳ極を感知した時は、Ｌレベルの出力信号Ｓ５６およびＳ５８を出力する。
【０００６】
従って、モータ運転時は位置センサ５６および５８ともにＮ極、Ｓ極を交互に検出するので、出力信号はＨレベルとＬレベルが交互に切換わる。
【０００７】
ところが、例えば位置センサ５８が故障してしまい、モータ運転中であっても出力信号Ｓ５８の出力レベルがＨレベルで固定した場合、処理装置６２はＨレベルで固定した状態を所定時間維持されたことを確認して、モータを停止させる。
【０００８】
これにより位置センサの故障に起因して発生する過大電流によるモータへのダメージを防ぐことができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５３２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、位置センサからの出力信号を常時確認する必要があるため、処理装置の負担が大きくなり、また、位置センサが半故障状態となっている場合や、ノイズ等の外乱の影響を受ける場合は、位置センサが異常であったとしても、不定期に位置センサからの出力信号が検出されるため、故障として検出できないという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、処理装置の負担を軽減するとともに、位置センサの半故障状態やノイズによる外乱がある場合でも位置センサの故障を検出することができる、信頼性の高いモータ制御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】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ制御装置は、モータ巻線を有するステータと、Ｎ極およびＳ極の永久磁石を有するロータと、ロータの永久磁石のＮ極とＳ極の切換りを検出して位置センサ信号を出力する複数の位置センサと、複数の位置センサ信号を基にロータを回転させる駆動信号を出力するインバータ制御装置と、複数の位置センサ信号の切り替わり回数を計測するセンサ信号カウント装置とを備え、インバータ制御装置はセンサ信号カウント装置が計測する複数の位置センサ信号の切り替わり回数の差が、所定の値を超えた時にモータを停止させることにより、装置の処理負担が小さくなりモータの制御性能を向上させることができ、また、位置センサの半故障状態やノイズが重畳された場合であっても、位置センサの異常を検出することができるため、モータへのダメージを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、処理装置の負担を軽減するとともに、位置センサの半故障状態やノイズによる外乱がある場合でも位置センサの故障を検出することができる、信頼性の高いモータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置のブロック図
【図２】同実施の形態１におけるモータの詳細な構成図
【図３】同実施の形態１における位置センサの出力波形図
【図４】同実施の形態１における位置センサの出力波形図
【図５】同実施の形態１における位置センサの出力波形図
【図６】従来のモータ制御装置の構成図
【図７】従来のモータ制御方法のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明のモータ制御装置は、モータ巻線を有するステータと、Ｎ極およびＳ極の永久磁石を有するロータと、ロータの永久磁石のＮ極とＳ極の切換りを検出して位置センサ信号を出力する複数の位置センサと、複数の位置センサ信号を基にロータを回転させる駆動信号を出力するインバータ制御装置と、複数の位置センサ信号の切り替わり回数を計測するセンサ信号カウント装置とを備え、インバータ制御装置はセンサ信号カウント装置が計測する複数の位置センサ信号の切り替わり回数の差が、所定の値を超えた時にモータを停止させることにより、装置の処理負担が小さくなりモータの制御性能を向上させることができ、また、位置センサの半故障状態やノイズが重畳された場合であっても、位置センサの異常を検出することができるため、モータへのダメージを防止することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ制御装置のブロック図を示すものである。図１において、交流電源１の電圧を脈流状の電圧に変換するダイオードブリッジ２、この脈流電圧を略直流電圧に平滑する平滑コンデンサ３、３相モータでステータおよびロータより構成される負荷５（例えば、送風ファンや空調圧縮機等）が接続される。
【００１８】
また、負荷５のモータに設けられた位置センサ８および９を有し、それぞれのモータを構成するロータに設けられたＮ極、Ｓ極の磁極を検出して、位置センサ８および９が出力信号Ｈ８およびＨ９を出力する。この出力信号Ｈ８およびＨ９は、例えばＮ極を検知するとＨレベル、Ｓ極を検知するとＬレベルの信号を出力する。なお、他の実施例として、Ｈ
レベルとＬレベルが逆であっても問題はない。
【００１９】
また、位置センサ８および９から出力される出力信号Ｈ８およびＨ９がそれぞれ、ＨレベルからＬレベルへ変更した、もしくはＬレベルからＨレベルへ変更した回数を計測するセンサ信号カウント装置７を有する。
【００２０】
また、位置センサ８および９から出力される出力信号Ｈ８およびＨ９を受けて負荷５のモータを駆動させる駆動信号を生成し、インバータ装置４へ出力するインバータ制御装置６を有する。
【００２１】
以上のように構成されたモータ制御装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２２】
まず、インバータ制御装置６は、負荷５のモータを起動させた後、位置センサ８および９が出力する出力信号Ｈ８、Ｈ９に従い、負荷５のモータを駆動させる信号を生成してインバータ装置４に出力する。
【００２３】
図２に負荷５のモータの詳細な構成を示す。図２に示すように、モータはステータ３０と、ロータ３１より構成される。
【００２４】
ステータ３０にはＵ相巻線３２ａ、Ｖ相巻線３２ｂ、Ｗ相巻線３２ｃが設けられるとともに、位置センサ８および９が１２０°の位相差を介して設けられている。
【００２５】
図３は、図２のように構成された負荷５のモータが回転したときに、位置センサ８および９が出力する出力信号Ｈ８およびＨ９の波形を示すものである。図２の実践矢印で示す回転方向に対して、位置センサ８は位置センサ９よりも１２０°位相が進んでいるため、位置センサ８および９が出力する出力信号Ｈ８およびＨ９は、出力信号Ｈ９に対して出力信号Ｈ８が１２０°位相が進んだものとなる。
【００２６】
ここで、インバータ制御装置６は、出力信号Ｈ８の立上りエッジあるいは、立下りエッジを検出することでインバータ装置４のＵ相を駆動する信号を生成する。そして、出力信号Ｈ９の立上りエッジあるいは、立下りエッジを検出することで、インバータ装置４のＶ相を駆動する信号を生成する。
【００２７】
そしてＷ相を駆動する信号については、出力信号Ｈ８およびＨ９より、インバータ制御装置６において仮想の位置センサ信号Ｈ１０を算出し、この仮想の出力信号Ｈ１０の立上りエッジあるいは、立下りエッジよりＷ相を駆動する信号を生成、出力する。
【００２８】
次に、図３を用いてセンサ信号カウント装置７の動作について説明する。
【００２９】
まず、センサ信号カウント装置７は所定期間Ｔ毎の位置センサ８および９が出力する出力信号Ｈ８およびＨ９の立上り／立下りエッジの数をそれぞれ計測する。
【００３０】
例えば図３の場合、所定期間Ｔ毎の位置センサ信号のエッジ検出回数はＨ８が５回、Ｈ９が５回となり同じ回数となる。負荷５のモータが回転し、位置センサ８および９がロータ３１のＮ極、Ｓ極を正しく検出すると、位相差はあるものの位置センサ信号Ｈ８およびＨ９は同じ波形となるため検出回数は、ほぼ同じ回数となる。
【００３１】
次に、図４を用いて位置センサが半故障状態のセンサ信号カウント装置７の動作について説明する。図４は、位置センサ８が半故障状態となり、ロータ３１のＮ極およびＳ極を正しく検知できていない状態を示すものである。
【００３２】
図４に示すように、センサ信号カウント装置７は、図３と同様に所定期間Ｔ毎に出力信号Ｈ８およびＨ９の立上り／立下りエッジの数をそれぞれ計測する。
【００３３】
その結果、例えば図４に示す事例の場合、所定期間Ｔ毎の位置センサ信号のエッジ検出回数はＨ８が２回、Ｈ９が５回となり計測回数に３回の差が発生する。つまり、どちらかの位置センサに異常がある場合は、エッジ検出回数に差が発生する。
【００３４】
次に、図５を用いてノイズ成分が重畳された状態のセンサ信号カウント装置７の動作について説明する。図５は、位置センサ８にノイズ成分が重畳されている状態を示すものである。
【００３５】
図５に示すように、センサ信号カウント装置７は、図３と同様に所定期間Ｔ毎に出力信号Ｈ８およびＨ９の立上り／立下りエッジの数をそれぞれ計測する。
【００３６】
その結果、例えば図５に示す事例の場合、所定期間Ｔ毎の位置センサ信号のエッジ検出回数はＨ８が９回、Ｈ９が５回となり計測回数に４回の差が発生する。つまり、どちらかの位置センサにノイズ成分が重畳した場合においては、エッジ検出回数に差が発生する。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、センサ信号カウント装置７が所定期間Ｔに検出する位置センサから出力される出力信号Ｈ８およびＨ９のエッジ数の差が、所定の値以上の差がある場合は、位置センサに異常が発生したとして、モータを停止させる。
【００３８】
例えば、出力信号Ｈ８およびＨ９のエッジの回数の差が２回以上となると、位置センサ８または９に異常が発生したものとみなして、位置センサ異常信号をインバータ制御装置６に出力する。その結果、インバータ制御装置６は位置センサ異常信号を受けてモータを停止させる信号をインバータ装置４へ出力する。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、センサ信号カウント装置７は、出力信号Ｈ８およびＨ９の立上り／立下りエッジのみを検出するので、常時位置センサ８および９から出力される信号Ｈ８およびＨ９のレベルを確認する必要がない。
【００４０】
そのため、センサ信号カウント装置７の処理負担（例えば、ソフト処理時間）を大幅に軽減させることができるので、モータの制御性能を大きく向上させることができる。
【００４１】
また、本実施の形態においては、センサ信号カウント装置７が所定期間Ｔ毎に検出する位置センサ信号Ｈ８およびＨ９の検出回数の差が一定の値を超える場合に、位置センサに異常があるものと判断してモータを停止させることで、モータを駆動することにより発生する過大な電流を防止することができ、モータへのダメージを低減させることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では位置センサの数を２個として説明したが、これに限定されることはなく、位置センサの数を３個としても問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明にかかるモータ制御装置は、位置センサの故障時もモータへのダメージを抑えることができより信頼性の高いモータ保護が可能となるので、粉塵や外乱等の悪環境下でのモータ駆動の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  交流電源
２  ダイオードブリッジ
３  平滑コンデンサ
４  インバータ装置
５  負荷
６  インバータ制御装置
７  センサ信号カウント装置
８  位置センサ
９  位置センサ
３０  ステータ
３１  ロータ
３２ａ  Ｕ相巻線
３２ｂ  Ｖ相巻線
３２ｃ  Ｗ相巻線
【図１】
2012120354.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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