(57)【要約】【課題】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。【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各々の周波数を計測するセンサ信号カウント装置７とを備え、複数の位置センサ信号のうち少なくとも何れか１つの位置センサ信号の周波数の平均値が所定の周波数以下の時にモータを停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアおよびモータ巻線より構成されるステータと、ロータコア、Ｎ極およびＳ極の永久磁石より構成されるロータと、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手段と、前記複数の位置センサ信号各々の周波数を計測するセンサ信号カウント手段とを備え、前記インバータ制御手段は、前記センサ信号カウント手段が計測する前記複数の位置センサ信号のうち少なくとも何れか１つの位置センサ信号の周波数の平均値が所定の周波数以下の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おいて、位置センサの故障を検出する方法に関するものである。
【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て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のモータ構造図、図７は、従来のモータ制御装置の制御ブロック図を示すものである。
【０００４】
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。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。図７に示すように、位置センサ５６および５８からの出力信号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は、それぞれＮ極を感知した時にはＨレベルの信号Ｓ５６およびＳ５８を出力し、Ｓ極を感知した時にはＬレベルの信号Ｓ５６およびＳ５８を出力する。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。
【０００６】
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レベルで固定となった場合、処理装置６２はＨレベルで固定した状態が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。これにより位置センサ５８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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、位置センサが不定期的に出力信号を出力するような半故障状態等である場合は、位置センサが異常であっても、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。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、位置センサが半故障状態等の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】
【００１０】
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、ステータコアおよびモータ巻線より構成されるステータと、ロータコア、Ｎ極およびＳ極の永久磁石より構成されるロータと、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手段と、複数の位置センサ信号各々の切換り周波数を計測するセンサ信号カウント手段とを備え、インバータ制御手段はセンサ信号カウント手段が計測する複数の位置センサ信号のうち少なくとも何れか１つの位置センサ信号の周波数の平均値が所定の周波数以下の時にモータを停止させるものである。
【００１１】
これによって、所定期間内の位置センサの切換り周波数より位置センサの異常を検出するので、１つ或いは複数のセンサに半固定状態等の故障が発生し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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のモータ制御装置は、位置センサの切換り周波数より位置センサの異常を検出するので、１つ或いは複数のセンサに半固定状態等の故障が発生した場合であっても、位置センサの異常を検出することができるので、モータへのダメージを抑制することができ、より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】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の制御ブロック図
【図２】同実施の形態１におけるモータの詳細な構造図
【図３】同実施の形態１における位置センサの出力信号波形図
【図４】同実施の形態１における位置センサの出力信号波形図
【図５】同実施の形態１における位置センサの出力信号波形図
【図６】従来のモータ制御装置のモータ構造図
【図７】従来のモータ制御装置の制御ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明のモータ制御装置はステータコアおよびモータ巻線より構成されるステータと、ロータコア、Ｎ極およびＳ極の永久磁石より構成されるロータと、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手段と、複数の位置センサ信号各々の切換り周波数を計測するセンサ信号カウント手段を備え、インバータ制御手段はセンサ信号カウント手段が計測する複数の位置センサ信号のうち少なくとも何れか１つの位置センサ信号の切換り周波数の平均値が所定の周波数以下の時にモータを停止させることにより、１つ或いは複数の位置センサが半固定状態等の故障をし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、モータへのダメージを防止することができる。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の制御ブロック図、図２は、同実施の形態１におけるモータの詳細な構造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。
【００１７】
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、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。
【００１８】
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→Ｌレベル→Ｈレベル、或いはＬレベル→Ｈレベル→Ｌレベルとなる周波数を計測するセンサ信号カウント装置７を有する。
【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。
【００２０】
さらに、図２に示すように、負荷５のモータは、ステータ３０と、ロータ３１より構成される。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。
【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３は、同実施の形態１における位置センサの出力信号波形図であり、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がそれぞれ出力する出力信号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。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の立上りエッジから立上りエッジ、或いは立下りエッジから立下りエッジの周波数をそれぞれ計測する。
【００２７】
図３の場合、所定期間Ｔ毎の位置センサ信号の周波数はＨ８およびＨ９ともに同じとなる。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出力信号Ｈ８およびＨ９は同じ波形となるため、それぞれの周波数はほぼ同じ値となる。
【００２８】
図４は、同実施の形態１における位置センサの出力信号波形図であり、この図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。センサ信号カウント装置７は同様に所定期間Ｔ毎の位置セン
サ出力信号Ｈ８およびＨ９の立上りエッジから立上りエッジ、或いは立下りエッジから立下りエッジの周波数をそれぞれ計測する。その結果、例えば図４に示す事例の場合、所定期間Ｔ毎の位置センサ出力信号Ｈ８の周波数の平均値は、Ｈ９より低くなる。センサ信号カウント装置７は所定期間Ｔ毎に検出する位置センサ出力信号Ｈ８の周波数の平均値が所定値以下となると、位置センサ８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。インバータ制御装置６は位置センサ異常信号を受けて負荷５のモータを停止させる信号をインバータ装置４に出力する。
【００２９】
図５は、同実施の形態１における位置センサの出力信号波形図であり、この図５を用いて同様に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では、位置センサ８、９ともに半故障状態である場合を示す。センサ信号カウント装置７は同様に所定期間Ｔ毎の位置センサ信号Ｈ８、Ｈ９の立上りエッジから立上りエッジ、或いは立下りエッジから立下りエッジの周波数の平均値をそれぞれ計測する。図５の場合、所定期間Ｔ毎の位置センサ出力信号の周波数の平均値はＨ８、Ｈ９ともに所定値以下となる。センサ信号カウント装置７は所定期間Ｔ毎に検出する位置センサ出力信号Ｈ８およびＨ９の周波数の平均値が所定値以下となると、位置センサ８および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。インバータ制御装置６は位置センサ異常信号を受けて負荷５のモータを停止させる信号をインバータ装置４に出力する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては位置センサ出力信号Ｈ８、Ｈ９の少なくとも何れか１つが半故障状態であっても、この異常を検出することができるので、負荷５のモータへのダメージを防止することができ、より信頼性の高いモータ制御装置を提供することができる。
【００３１】
また、本実施の形態では位置センサの数が２個の場合を説明したが、これに限定されることはなく、位置センサの数が３個の場合でも同様の効果を得ることができある。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
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】
【００３３】
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、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２】
2013005698.tif 000003
【図１】
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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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