(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のヒステリシスモータの駆動状態を監視するヒステリシスモータ監視装置において、
前記各ヒステリシスモータに流れる駆動電流の電流ベクトルを平均化して平均電流ベクトルを生成する平均電流ベクトル合成部と、
この平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルを各ヒステリシスモータ毎に最適化して複数の基準ベクトルを生成する基準ベクトル生成部と、
この基準ベクトル生成部から出力される各基準ベクトルと前記各ヒステリシスモータに流れる駆動電流の電流ベクトルとの各差分ベクトルが予め設定されているしきい値より大きいか否かに基づき、各ヒステリシスモータの駆動状態を判定する判定部と、
を備え、
前記基準ベクトル生成部は、
前記平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルの位相を保持しながら、大きさを１／ｎ倍にして基底ベクトルを生成する変換回路と、
この変換回路から出力される基底ベクトルの位相を保持しながら、相互に大きさが異なる複数の補正ベクトルを生成するベクトル生成回路と、
このベクトル生成回路から出力される各補正ベクトルのうち、各ヒステリシスモータの特性に応じた補正ベクトルを選択する切換回路と、
この切換回路から出力される補正ベクトルに基づき、前記平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルを補正して各ヒステリシスモータ毎の基準ベクトルを生成する加算回路と、
から成ることを特徴とするヒステリシスモータ監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種産業で使用されているヒステリシスモータが正常に動作しているか否かを監視するヒステリシスモータ監視装置に係わり、特に各ヒステリシスモータの特性が相互に異なっているときでも、これら各ヒステリシスモータが正常に動作しているか否かを正確に判定するヒステリシスモータ監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種産業で使用されるヒステリシスモータは、その力率が約“０．１”〜約“０．３”程度と、非常に悪く、さらに過負荷状態になって電源周波数より小さな回転数となる“すべり”などの現象が発生しても、また停止しても、力率が少し良くなるだけで、他の種類のモータなどのように電流値が急激に大きくならないという特性を有している。
【０００３】
このため、モータの電流値変化を監視する方法では、ヒステリシスモータの異常を検知することができない。従って、ヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルを監視し、この監視結果に基づき、ヒステリシスモータが過負荷状態になっているか、停止状態になっているか否かを判定しなければならない。
【０００４】
また、このようなヒステリシスモータの特性として、同じ設計値に基づいて同じ時期に製造されたものでも、製造上の誤差や、負荷のアンバランスなどに起因し、各ヒステリシスモータに流れる駆動電流の電流ベクトルに差が出てしまう。
【０００５】
そこで、複数のヒステリシスモータを同じ条件で駆動しているとき、これらの各ヒステリシスモータが正常に動作しているか否かを判定する方法として、「平均電流ベクトル差法」が提案されている。
【０００６】
この平均電流ベクトル差法では、全てのヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルを平均化して、全てのヒステリシスモータが正常に動作しているか否かを判定する際の基準値（平均電流ベクトル）を生成し、この平均電流ベクトルと各ヒステリシスモータに供給される駆動電流の各電流ベクトルとを比較して得られた各差分ベクトルのいずれかが予め設定されているしきい値以上であるとき、しきい値以上の値を持つ差分ベクトルに対応するヒステリシスモータに何らかの異常が発生したと判定する。
【０００７】
これにより、各ヒステリシスモータの特性がばらついていても、各ヒステリシスモータのいずれかが異常になったとき、これを検知して、異常が発生したヒステリシスモータを切り放し、システム全体がダウンしないようにすることができる。
【０００８】
この際、しきい値を小さくして異常検知感度を高くすると、各ヒステリシスモータの特性がばらついていたとき、各ヒステリシスモータが正常であるにもかかわらず、異常が発生したと判定され、また各ヒステリシスモータのいずれかが異常になり、これに応じて平均電流ベクトルの値が変化したとき、各ヒステリシスモータが正常であるにもかかわらず、異常が発生したと判定されてしまうことから、正常なヒステリシスモータの電流ベクトルが許容範囲内で、最大にずれたときでも、異常と判定されない程度に、しきい値を設定している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなヒステリシスモータは、正常に動作しているとき、駆動電流値が“±ａ”（但し、ａは一定値）の範囲でバラつき、力率が“±ｂ”（但し、ｂは一定値）の範囲でバラつくことから、図６に示すように、ベクトル図上で、バラつき範囲１０２が電流方向に細長い形になる。
【００１０】
これに対し、上述した平均電流ベクトル差法では、平均ベクトルを基準として、各電流ベクトルとの差分ベクトルが予め設定されている一定値（しきい値）以下のとき、正常と見なすことから、平均電流ベクトルからずれている電流ベクトルを正常と見なす範囲（不感帯範囲１０３）が円形になる。
【００１１】
このため、各ヒステリシスモータの電流ベクトルに対するバラつき範囲１０２を包含するように、不感帯範囲１０３となる円の大きさ（しきい値）を決めると、ヒステリシスモータが異常となっても、このヒステリシスモータの電流ベクトルが不感帯範囲１０３に含まれてしまい、このヒステリシスモータが異常であると判定できなくなってしまうことから、下記に示す条件などのように、正常な電流ベクトルと、異常な電流ベクトルとの差が小さく、差分ベクトルが不感帯範囲１０３内に入り込んでいるとき、各ヒステリシスモータのいずれかが異常になっても、これを検知できなくなってしまうという問題があった。
【００１２】
（ａ）正常に回転している各ヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルが大きくバラついているとき。
【００１３】
（ｂ）正常に回転しているヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルと異常停止しているヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルとの差が小さいとき。
【００１４】
（ｃ）異常停止していないもの、ある程度の“すべり”を持って回転しているヒステリシスモータがあるか否かを検知しようとしたとき。
【００１５】
（ｄ）１つの変流器で、複数のヒステリシスモータに供給される駆動電流を変流して、電流ベクトルを生成している状態で前記変流器によって変流されるヒステリシスモータの駆動電流数を増加させたとき。
【００１６】
本発明は上記の事情に鑑み、各ヒステリシスモータが正常なとき、これらを正常と確実に判定でき、また各ヒステリシスモータのいずれかが異常になったとき、異常となっているヒステリシスモータを確実に検知することができるヒステリシスモータ監視装置を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、複数のヒステリシスモータの駆動状態を監視するヒステリシスモータ監視装置において、前記各ヒステリシスモータに流れる駆動電流の電流ベクトルを平均化して平均電流ベクトルを生成する平均電流ベクトル合成部と、この平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルを各ヒステリシスモータ毎に最適化して複数の基準ベクトルを生成する基準ベクトル生成部と、この基準ベクトル生成部から出力される各基準ベクトルと前記各ヒステリシスモータに流れる駆動電流の電流ベクトルとの各差分ベクトルが予め設定されているしきい値より大きいか否かに基づき、各ヒステリシスモータの駆動状態を判定する判定部と、を備え、前記基準ベクトル生成部は、前記平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルの位相を保持しながら、大きさを１／ｎ倍にして基底ベクトルを生成する変換回路と、この変換回路から出力される基底ベクトルの位相を保持しながら、相互に大きさが異なる複数の補正ベクトルを生成するベクトル生成回路と、このベクトル生成回路から出力される各補正ベクトルのうち、各ヒステリシスモータの特性に応じた補正ベクトルを選択する切換回路と、この切換回路から出力される補正ベクトルに基づき、前記平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルを補正して各ヒステリシスモータ毎の基準ベクトルを生成する加算回路と、から成ることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、基準ベクトル生成部として、平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルの位相を保持しながら、大きさを１／ｎ倍にして、基底ベクトルを生成する変換回路と、この変換回路から出力される基底ベクトルの位相を保持しながら、相互に大きさが異なる複数の補正ベクトルを生成するベクトル生成回路と、このベクトル生成回路から出力される各補正ベクトルのうち、各ヒステリシスモータの特性に応じた補正ベクトルを選択する切換回路と、この切換回路から出力される補正ベクトルに基づき、平均電流ベクトル合成部から出力される平均電流ベクトルを補正して、各ヒステリシスモータ毎の基準ベクトルを生成する加算回路とを使用する。これにより、装置全体の構成を簡素化して、装置全体のコストを低く抑えながら、正常に回転している各ヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルが大きくバラついている場合でも、また正常に回転しているヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルと、異常停止しているヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルとの差が小さい場合でも、また異常停止していないもの、ある程度の“すべり”を持って回転しているヒステリシスモータがあるか否かを検知しようとした場合でも、また１つの変流器で、複数のヒステリシスモータに供給される駆動電流を変流して、電流ベクトルを生成している状態で、変流器によって変流されるヒステリシスモータの駆動電流数を増加させた場合でも、各ヒステリシスモータが正常なとき、これらを正常と判定し、また各ヒステリシスモータのいずれかが異常になったとき、異常となっているヒステリシスモータを確実に検知する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるヒステリシスモータ監視装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【００２２】
この図に示すヒステリシスモータ監視装置１は、グループ単位に分けられた各ヒステリシスモータ２に供給される駆動電流の平均電流ベクトルを求める平均電流ベクトル合成部３と、この平均電流ベクトル合成部３から出力される平均電流ベクトルに基づき、基底ベクトルを生成するとともに、この基底ベクトルを±１倍、±２倍、…、±ｍ倍して得られた２ｍ個の補正ベクトルのうち、各ヒステリシスモータ２の特性に応じた補正ベクトルを使用して平均電流ベクトルを補正し、各グループ毎の基準ベクトルを生成する基準ベクトル生成部４と、この基準ベクトル生成部４から出力される各グループ毎の基準ベクトルに基づき、各ヒステリシスモータ２が正常に動作しているか否かを判定する異常有無判定部５とを備えている。
【００２３】
そして、各ヒステリシスモータ２に駆動電流を供給してこれらを動作させているとき、平均電流ベクトル合成部３により各駆動電流の電流ベクトルを平均化して平均電流ベクトルを生成し、さらに基準ベクトル生成部４により平均電流ベクトルから各ヒステリシスモータ２が異常になっているか否かをグループ単位で判定するのに必要な複数の基準ベクトルを生成しながら、これら各基準ベクトルに基づき、異常有無判定部５によりグループ単位で、各ヒステリシスモータ２が正常に動作しているか否かを判定し、各ヒステリシスモータ２にいずれかに何らかの異常があるとき、これを検知して警報を出力する。
【００２４】
平均電流ベクトル合成部３は、各ヒステリシスモータ２を所定数毎にグループ化し、各グループ毎に各ヒステリシスモータ２に供給される駆動電流を変流する複数の変流器６と、これらの変流器６で変流された各駆動電流の電流ベクトルを平均化して平均電流ベクトルを生成するベクトル合成回路７とを備えており、グループ単位に分けられた各ヒステリシスモータ２に供給される各駆動電流を変流し、これによって得られた各電流ベクトルを異常有無判定部５に供給するとともに、各電流ベクトルの平均電流ベクトルを求め、これを基準ベクトル生成部４に供給する。
【００２５】
基準ベクトル生成部４は、予め設定されている調整値を出力する調整回路８と、この調整回路８から出力される調整値に基づき、ベクトル合成回路７から出力される平均電流ベクトルの位相を保持しながら、その大きさを調整して基底ベクトルを生成する変換回路９と、この変換回路９から出力される基底ベクトルの位相を保持しながら、その大きさを±ｍ倍（但し、ｍ＝１、２、…などの整数）し、２ｍ個の補正ベクトルを生成するベクトル生成回路１０と、このベクトル生成回路１０から出力される各補正ベクトルの１つを選択する複数の切換回路１１と、各切換回路１１から出力される各補正ベクトルとベクトル合成回路７から出力される平均電流ベクトルとを各々加算して基準ベクトルを生成する複数の加算回路１２とを備えており、平均電流ベクトル合成部３から出力される平均電流ベクトルに基づき、基底ベクトルを生成するとともに、この基底ベクトルを±１倍、±２倍、…、±ｍ倍して得られた２ｍ個の補正ベクトルのうち、各ヒステリシスモータ２の特性に応じた補正ベクトルを使用して平均電流ベクトルを補正し、これによって得られた各グループ毎の基準ベクトルを異常有無判定部５に供給する。
【００２６】
異常有無判定部５は、予め設定されているしきい値を出力する設定回路１３と、各加算回路１２から出力される各基準ベクトルと各変流器６から出力される各駆動電流の電流ベクトルとを各々比較して差分ベクトルを生成し、これらの各差分ベクトルの値が設定回路１３から出力されるしきい値より大きいとき、ヒステリシスモータ２が異常になっていると判定して警報を出力する複数の比較回路１４とを備えており、基準ベクトル生成部４から出力される各グループ毎の基準ベクトルと各変流器６から出力される各駆動電流の電流ベクトルとを比較して、各ヒステリシスモータ２が正常に動作しているか否かを判定し、各ヒステリシスモータ２のいずれかが異常になったとき、これを検知して警報を発生する。
【００２７】
この際、ヒステリシスモータ２が正常に動作しているとき、駆動電流の値が“±ａ”（但し、ａは一定値）の範囲でバラつき、力率が“±ｂ”（但し、ｂは一定値）の範囲でバラつき、図２に示すように、ベクトル図上で、電流方向に細長い形（長方形）のバラつき範囲１５を持つことから、従来の平均電流ベクトル差法では、ヒステリシスモータ２が異常になっても、平均電流ベクトルと、電流ベクトルの差分ベクトルがヒステリシスモータ２のバラつき範囲１５を囲むように設けられた円形の不感帯範囲１６から外れなければ、これを異常と判定することができなかった。
【００２８】
これに対し、このヒステリシスモータ監視装置１では、調整回路８を調整して基底ベクトルの大きさを調整するとともに、切換回路１１を調整して、各補正ベクトルの中から、適切なおきさを持つ補正ベクトルを選択し、さらに設定回路１３を調整してしきい値を適切な値にすることにより、基準ベクトル生成部４から出力される基準ベクトルを各ヒステリシスモータ２のバラつき範囲１５に沿った複数の円のいずれか、例えばベクトル生成回路１０から出力される補正ベクトルの数を“２”、“４”、“６”にしたとき、図３、図４、図５に示すように、バラつき範囲１５に沿った複数の円のいずれかを不感帯範囲１７として、各ヒステリシスモータ２の電流ベクトルの良否を判定させ、これによってグループ単位で、各ヒステリシスモータ２が正常に動作しているか否かを正確に判定させる。
【００２９】
このようにこの実施の形態においては、各ヒステリシスモータ２に駆動電流を供給してこれらを動作させているとき、平均電流ベクトル合成部３により各駆動電流の電流ベクトルを平均化して平均電流ベクトルを生成し、さらに基準ベクトル生成部４により平均電流ベクトルから各ヒステリシスモータ２が異常になっているか否かをグループ単位で判定するのに必要な複数の基準ベクトルを生成しながら、これら各基準ベクトルに基づき、異常有無判定部５によりグループ単位で各ヒステリシスモータ２が正常に動作しているか否かを判定し、各ヒステリシスモータ２にいずれかに何らかの異常があるとき、これを検知して警報を出力するようにした。このため、装置全体の構成を簡素化して装置全体のコストを低く抑えながら、正常に回転している各ヒステリシスモータ２に供給される駆動電流の電流ベクトルが大きくバラついている場合でも、また正常に回転しているヒステリシスモータ２に供給される駆動電流の電流ベクトルと、異常停止しているヒステリシスモータ２に供給される駆動電流の電流ベクトルとの差が小さい場合でも、また異常停止していないもの、ある程度の“すべり”を持って回転しているヒステリシスモータ２があるか否かを検知しようとした場合でも、また１つの変流器６で、複数のヒステリシスモータ２に供給される駆動電流を変流して電流ベクトルを生成している状態で変流器６によって変流されるヒステリシスモータ２の駆動電流数を増加させた場合でも、各ヒステリシスモータ２が正常なとき、これらを正常と判定し、また各ヒステリシスモータ２のいずれかが異常になったとき、異常となっているヒステリシスモータ２を確実に検知することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のヒステリシスモータ監視装置によれば、装置全体の構成を簡素化して、装置全体のコストを低く抑えながら、正常に回転している各ヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルが大きくバラついている場合でも、また正常に回転しているヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルと、異常停止しているヒステリシスモータに供給される駆動電流の電流ベクトルとの差が小さい場合でも、また異常停止していないもの、ある程度の“すべり”を持って回転しているヒステリシスモータがあるか否かを検知しようとした場合でも、また１つの変流器で、複数のヒステリシスモータに供給される駆動電流を変流して、電流ベクトルを生成している状態で、変流器によって変流されるヒステリシスモータの駆動電流数を増加させた場合でも、各ヒステリシスモータが正常なとき、これらを正常と判定し、また各ヒステリシスモータのいずれかが異常になったとき、異常となっているヒステリシスモータを確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヒステリシスモータ監視装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】ヒステリシスモータのバラつき範囲と平均電流ベクトル差法で設定される不感帯範囲との関係を示す説明図である。
【図３】ヒステリシスモータのバラつき範囲と、図１に示すヒステリシスモータ監視装置で設定される不感帯範囲との関係を示す説明図である。
【図４】ヒステリシスモータのバラつき範囲と、図１に示すヒステリシスモータ監視装置で設定される不感帯範囲との関係を示す説明図である。
【図５】ヒステリシスモータのバラつき範囲と、図１に示すヒステリシスモータ監視装置で設定される不感帯範囲との関係を示す説明図である。
【図６】従来から知られている平均電流ベクトル差法の異常検知範囲を示す説明図である。
【符号の説明】
１：ヒステリシスモータ監視装置
２：ヒステリシスモータ
３：平均電流ベクトル合成部
４：基準ベクトル生成部
５：異常有無判定部
６：変流器
７：ベクトル合成回路
８：調整回路
９：変換回路
１０：ベクトル生成回路
１１：切換回路
１２：加算回路
１３：設定回路
１４：比較回路
１５：バラつき範囲
１６，１７：不感帯範囲
【図１】
0004165953.tif 000002
【図２】
0004165953.tif 000003
【図３】
0004165953.tif 000004
【図４】
0004165953.tif 000005
【図５】
0004165953.tif 000006
【図６】
0004165953.tif 000007