JP2001286177A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの出力短絡故障に伴う損害の発生を未
然に回避することができるモータ制御装置を提供する。 【解決手段】 固定子巻線７１を備える固定子７２と回
転子７３から構成されるモータ５６、５７を運転制御す
る。モータが停止している状態で、固定子巻線の各相の
出力端子７６〜７８間に所定のインパルス電圧を印加す
ると共に、基準値を越える電流が出力端子間に流れた場
合には、モータ出力短絡と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばオープンシ
ョーケースの開口部にエアーカーテンを形成する送風機
などを駆動するためのモータを制御するためのモータ制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばスーパーマーケットなどに設置さ
れる従来のオープンショーケースは、例えば特公平７−
１１３５号公報に示される。即ち、この種オープンショ
ーケースにおいては、貯蔵室（商品収納室）の前面開口
に冷気エアーカーテンと、その外側の保護用のエアーカ
ーテンを形成しており、この場合、内側の冷気エアーカ
ーテンは複数台の内層用送風機により形成すると共に、
保護用のエアーカーテンは複数台の外層用送風機にて形
成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、係るオープン
ショーケースの内層用送風機及び外層用送風機は、それ
ぞれモータによって駆動されているが、係るモータにお
いて何らかの原因で出力端子に短絡故障が発生すると、
モータの駆動回路には異常過電流が流れ、放置すればモ
ータの駆動制御用スイッチング素子が過熱して破壊され
る危険性もある。

【０００４】そこで、従来よりこの種モータの制御装置
では電源入力部に電流ヒューズを介設したり、スイッチ
ング素子の過熱保護のために温度ヒューズを用いるなど
の保護機能が設けられるが、係る過電流が流れ続けると
上記温度ヒューズや電流ヒューズは溶断してしまうた
め、これら保護部品の交換が必要となると共に、場合に
よっては制御装置を基板ごと交換しなければならなくな
る問題もあった。

【０００５】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、モータの出力短絡故障に
伴う損害の発生を未然に回避することができるモータ制
御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の制御装置は、固
定子巻線を備える固定子と回転子から構成されるモータ
を運転制御するものであって、モータが停止している状
態で、固定子巻線の各相の出力端子間に所定のインパル
ス電圧を印加すると共に、基準値を越える電流が出力端
子間に流れた場合には、モータ出力短絡と判定すること
を特徴とする。

【０００７】請求項２の発明のモータ制御装置は、上記
においてモータ出力短絡と判定した場合には、当該モー
タの起動を禁止することを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明のモータ制御装置は、上記
各発明においてモータ出力短絡と判定した場合には、所
定の警報を発生することを特徴とする。

【０００９】即ち、正常時にモータの固定子巻線の各相
の出力端子間に直流電圧を印加しても、巻線がコイルで
あるために電流は流れないが、各相の出力端子間が短絡
していると、出力端子間には電流が流れるようになる。

【００１０】そこで本発明は、固定子巻線を備える固定
子と回転子から構成されるモータを運転制御するモータ
制御装置において、モータが停止している状態で、固定
子巻線の各相の出力端子間に所定のインパルス電圧を印
加すると共に、基準値を越える電流が出力端子間に流れ
た場合には、モータ出力短絡と判定するようにしたの
で、モータの出力短絡故障を、印加されたインパルス電
圧によって各相の出力端子間に流れる電流値として捉
え、これをモータの停止中に判定することが可能とな
る。

【００１１】これにより、請求項２の如くモータの起動
を禁止するなどの措置をとることが可能となり、過電流
によって制御装置を構成するスイッチング素子や保護部
品などに発生する損傷を未然に回避することができるよ
うになる。

【００１２】特に、判定に用いる電圧はインパルス電圧
であるので、そのパルス幅や電流値を制御装置の各回路
部品の許容範囲に設定すれば、インパルス電圧によって
スイッチング素子や保護部品が悪影響を受ける問題も無
くなる。そして、請求項３の如く出力短絡判定が成され
た場合に警報を発生させるようにすれば、故障の修復も
迅速に行われるようになるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明を適用した実施例として
のオープンショーケース１の縦断側面図、図２は図１の
オープンショーケース１の制御装置Ｃの電気回路のブロ
ック図を示している。

【００１４】実施例のオープンショーケース１はスーパ
ーマーケットなどの店舗内に設置される縦型オープンシ
ョーケースであり、断面略コ字状の断熱壁３２と、据え
付け現場においてこの断熱壁３２の両側に取り付けられ
る側板（図示せず）とから構成されている。断熱壁３２
の内側にはそれぞれ間隔を存して外層仕切板３４と内層
仕切板３６が取り付けられており、断熱壁３２と外層仕
切板３４間が外層ダクト３７、内外層仕切板３６、３４
間が内層ダクト３８とされ、内層仕切板３６の内側が貯
蔵室３９とされている。

【００１５】この貯蔵室３９内には複数段の棚４１・・
が架設されると共に、各棚４１・・の下面前部と貯蔵室
３９の天井部、及び、庇３５内には照明灯としても蛍光
灯４０・・が取り付けられている。貯蔵室３９の底部に
はデックパン４２が取り付けられ、このデックパン４２
の下方は前記両ダクト３７、３８に連通した底部ダクト
４３とされている。そして、この底部ダクト４３内には
後述する内層用送風機４５Ａ及び外層用送風機４５Ｂを
それぞれ複数台（実施例では６台ずつ。合計１２台）内
蔵したファンケース４４が設置される。また、貯蔵室３
９の背方に位置する内層ダクト３８内の下部には蒸発器
４６が縦設されている。

【００１６】尚、前記庇３５の前面には貯蔵室３９内の
温度表示などを行うための表示部５５が取り付けられて
いる。

【００１７】貯蔵室３９の前面開口部５１の上縁には外
層吐出口５２と内層吐出口５３が前後に並設されてお
り、外層吐出口５２は外層ダクト３７に、内層吐出口５
３は内層ダクト３８にそれぞれ連通している。また、開
口部５１の下縁には吸込口５４が形成され、前記底部ダ
クト４３に連通している。

【００１８】更に、ファンケース４４内は内層用領域と
外層用領域に区画されており、内層用領域は内層ダクト
３８と吸込口５４に連通し、外層用領域は外層ダクト３
７と吸込口５４に連通している。更にまた、前記内層用
送風機４５Ａは前記内層用領域に設けられ、外層用送風
機４５Ｂは前記外層用領域に設けられる。

【００１９】前記ファンケース４４内の内層用送風機４
５Ａが運転されると、吸込口５４からの空気は後方の内
層ダクト３８に向けて吹き出されると共に、外層用送風
機４５Ｂが運転されると、吸込口５４からの空気は後方
の外層ダクト３７に向けて吹き出される。

【００２０】そして、外層ダクト３７においてはそのま
ま吹き上げられると共に、内層ダクト３８においては蒸
発器４６と熱交換した後吹き上げられ、開口部５１上縁
の内外層吐出口５２、５３から、下縁の吸込口５４に向
けてそれぞれ吹き出される。

【００２１】これによって、貯蔵室３９の開口部５１に
は内側の冷気エアーカーテンとそれを保護する外側のエ
アーカーテンとが形成され、開口部５１からの外気の侵
入が阻止、若しくは、抑制されると共に、内側の冷気エ
アーカーテンの一部が貯蔵室３９内に循環して貯蔵室３
９内は冷却される。そして、これらの冷気などは吸込口
５４から底部ダクト４３に帰還し、送風機４５Ａ、４５
Ｂに再び吸い込まれることになる。

【００２２】尚、図１において５６は前記内層用送風機
４５Ａを駆動するセンサレスＤＣモータ、５７は前記外
層用送風機４５Ｂを駆動するセンサレスＤＣモータであ
り、実施例のオープンショーケース１では６台のＤＣモ
ータ５６と６台のＤＣモータ５７が取り付けられ、それ
ぞれ６台ずつ（合計１２台）の内層用送風機４５Ａ及び
外層用送風機４５Ｂを駆動する。

【００２３】そして、内層用送風機４５Ａは上記ＤＣモ
ータ５６にプロペラファンを取り付けて構成され、外層
用送風機４５Ｂは上記ＤＣモータ５７にプロペラファン
を取り付けて構成される。

【００２４】次に、図２において、制御装置Ｃは運転制
御部（基板）２とモータ制御部（基板）３とから構成さ
れている。そして、この運転制御部２とモータ制御部３
にはマイクロコンピュータＭＣ１、ＭＣ２がそれぞれ取
り付けられている。各マイクロコンピュータＭＣ１、Ｍ
Ｃ２はワンチップＩＣから構成された汎用マイクロコン
ピュータであり、それぞれ運転制御用のプログラムとモ
ータ制御用のプログラムが予め書き込まれているが、マ
イクロコンピュータＭＣ１においては運転制御用のプロ
グラムが機能し、マイクロコンピュータＭＣ２において
はモータ制御用のプログラムが機能する。

【００２５】運転制御部２には、マイクロコンピュータ
ＭＣ１の他、入力制御手段４Ａ〜４Ｄ、出力制御手段６
Ａ、６Ｂ、送受信手段８、９、時刻に関する制御を行う
ためのリアルタイムクロック５、各種設定値の記憶を行
う不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ１０が取り付けら
れており、基板の配線パターンによりそれぞれマイクロ
コンピュータＭＣ１の所定のポートに配線接続されてい
る。

【００２６】前記入力制御手段４Ａ〜４Ｄには、キース
イッチ１１、ディップスイッチ２７、ＡＣ信号１、２・
・（外部タイマなど）から成るＡＣ信号回路１２や、貯
蔵室３９内の温度（実際には吐出冷気温度）を検出する
温度センサ１や蒸発器４６の霜取復帰温度を検出するた
めの温度センサ２から成るセンサ回路１３の出力がそれ
ぞれ接続されている。

【００２７】前記出力制御手段６Ｂ、６Ａには、オープ
ンショーケース１の蒸発器４６への冷媒供給を制御する
電磁弁またはコンプレッサを駆動し、或いは、蒸発器４
６の霜取ヒータを通電するためのリレー１、２から成る
リレー回路１４と、ＬＥＤから構成されるデジタル式の
前記表示部５５がそれぞれ接続されている。また、送受
信手段９はオープンショーケース１が所属する集中制御
装置との通信を行い、また、送受信手段８は各モータ制
御部３・・・のマイクロコンピュータＭＣ２と送受信手
段１７を介して通信を行い、マイクロコンピュータＭＣ
１からマイクロコンピュータＭＣ２に各種運転状態・運
転モードに応じたモータの起動・停止指示、回転速度な
どのデータの伝送・通信を行うものである。

【００２８】一方、モータ制御部３には、マイクロコン
ピュータＭＣ２の他、入力制御手段２１及び出力制御手
段２３と、後述するＰＷＭ回路２８（図４）から成る出
力制御手段（１〜３）及びモータ駆動回路２９（図４）
から成る速度制御手段（１〜３）から構成される三つの
ドライバ回路２２Ａ〜２２Ｃが取り付けられており、基
板の配線パターンによりそれぞれマイクロコンピュータ
ＭＣ２の所定のポートに配線接続されている。そして、
各モータ５６、５７は三相の固定子巻線７１が巻設され
た固定子７２とこの固定子７２にて構成される回転磁界
により回転すると共に、永久磁石を備えた回転子７３か
ら構成されており、固定子巻線７１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相
それぞれの出力端子７６、７７、７８がモータ駆動回路
２９に接続されている（図４）。

【００２９】前記入力制御手段２１には、設定手段とし
てのディップスイッチ２６が接続されている。前記出力
制御手段２３には、ＬＥＤ表示部１６が接続されてい
る。また、送受信手段１７は運転制御部２のマイクロコ
ンピュータＭＣ１と送受信手段８を介して通信する。

【００３０】そして、前記ドライバ回路２２Ａ〜２２Ｃ
にはそれぞれ前記ＤＣモータ５６（或いは５７）が一台
ずつ接続され、回転速度制御が為される。尚、係るモー
タ制御部３は図３に示す如く一台の運転制御部２に対し
て四つまで接続可能とされている。従って、実施例の合
計１２台のＤＣモータ５６（或いは５７。図３にファン
モータ１〜１２で示す）を運転制御部２で制御可能であ
る。

【００３１】そして、ドライバ回路２２Ａ〜２２ＣがＤ
Ｃモータ５６・・・を制御するか、ＤＣモータ５７・・
・を制御するかはディップスイッチ２６によって設定さ
れる（実施例では図３に示すファンモータ１〜６が内層
用、ファンモータ７〜１２が外層用に設定される）。

【００３２】ここで、前記ドライバ回路２２Ａ（２２
Ｂ、２２Ｃも同様）とマイクロコンピュータＭＣ２の機
能ブロックを図４に示す。この図において、５８はＰＬ
Ｌ制御部、５９は周波数演算部、６１は回転基準周波数
発生部、６２は異常監視部、６３は異常処理部、６４は
短絡検知電流制限部、６６は点弧モード制御部、６７は
ＤＣモータ５６、５７の電流検出回路、６８は同じく位
置検出回路である。

【００３３】マイクロコンピュータＭＣ２は、ＤＣモー
タ５６、５７の回転子整列、開ループ加速、閉ループ速
度制御の起動シーケンスを実行する。回転子７３の整列
及び閉ループ加速の際、起動に必要なトルクを得るため
に大きな起動電流を必要とするが、モータ負荷及び電源
容量を考慮し、必要な起動電流を流す。起動電流の調整
は、ＰＷＭ回路２８によるＰＷＭ制御により駆動電圧の
デューティー比を変化させて実行する。

【００３４】実際にはファンや使用環境などによるモー
タ負荷を考慮し、起動電流を調整する。また、閉ループ
速度制御では、位置検出回路６８によるモータ５６、５
７の位置検出信号から回転速度を演算し、ＰＷＭ制御及
びＰＬＬ制御によって目標回転速度に保つように定速制
御を行う。

【００３５】以上の構成で次にオープンショーケース１
の動作を説明する。制御装置Ｃの運転制御部２のマイク
ロコンピュータＭＣ１は、温調温度の設定値とセンサ回
路１３から送られてくる貯蔵室３９内の温度を比較し、
貯蔵室３９内の温度が上記温調温度の設定値となるよう
にリレー回路１４にて圧縮機或いは電磁弁の動作を制御
する。

【００３６】次に、制御装置Ｃによる内層用送風機４５
Ａ・・・及び外層用送風機４５Ｂ・・・の起動制御を説
明する。尚、以下の説明では一台のモータ制御部３につ
いて説明するが、他のモータ制御部３についても同様で
ある。

【００３７】モータ制御部３のマイクロコンピュータＭ
Ｃ２は、送受信手段８、１７にて運転制御部２のマイク
ロコンピュータＭＣ１から各送風機４５Ａ（４５Ｂ）の
起動データを受信すると、先ず図２（図３）に示したフ
ァンモータ１を起動し、最低回転速度とする。

【００３８】このモータ１の起動から例えば２秒経過す
ると、マイクロコンピュータＭＣ２は次にファンモータ
２を起動し、最低回転速度とする。そして、このモータ
２の起動から２秒経過すると、今度はファンモータ３を
起動し、最低回転速度とする。

【００３９】そして、モータ３の起動から２秒後に全モ
ータの回転速度を上げて加速し、目標回転速度に到達さ
せる。

【００４０】これによって、各ＤＣモータ５６（５７）
の起動時のピーク電流は、極めて低く抑えられるように
なり、電源負担が軽減されて比較的小容量の電源にてＤ
Ｃモータ５６（５７）を駆動できるようになる。

【００４１】次に、オープンショーケース１の蒸発器４
６の霜取後の送風機制御を説明する。運転制御部２のマ
イクロコンピュータＭＣ１は、リアルタイムクロック５
に基づき、一日に一回若しくは二回前記霜取ヒータを通
電し、蒸発器４６の霜取を行う。そして、その場合は外
層用送風機４５ＢのＤＣモータ５７を停止するデータを
モータ制御部３のマイクロコンピュータＭＣ２に送信す
る。

【００４２】マイクロコンピュータＭＣ２はこれを受け
て外層用送風機４５Ｂ・・のＤＣモータ５７のみを停止
する。即ち、蒸発器４６の霜取中は内層用送風機４５Ａ
を通常通り運転すると共に、外層用送風機４５Ｂは停止
するので、蒸発器４６の霜取効率が向上する。

【００４３】そして、係る霜取が終了した場合、マイク
ロコンピュータＭＣ１は外層用送風機４５ＢのＤＣモー
タ５７を起動するデータをマイクロコンピュータＭＣ２
に送信する。マイクロコンピュータＭＣ２は係るデータ
を受信すると、先ず運転中の内層用送風機４５ＡのＤＣ
モータ５６の回転速度を低下させる（減速）。その後、
外層用送風機４５ＢのＤＣモータ５７を起動し、所定時
間経過後に全モータの回転速度を上げて加速し、目標回
転速度に到達させる。

【００４４】これによって、ＤＣモータ５７の再起動時
のピーク電流は、極めて低く抑えられるようになり、電
源負担が軽減されて比較的小容量の電源にてＤＣモータ
５６（５７）を駆動できるようになる。

【００４５】次に、ＤＣモータ５６、５７の短絡判定に
ついて説明する。モータ制御部３のマイクロコンピュー
タＭＣ２は、ＤＣモータ５６、５７を停止している状態
から起動する際、前記回転子整列の前段階（ＤＣモータ
５６、５７は未だ停止中）において、モータ駆動回路２
９により各出力端子７６〜７８間にインパルス電圧を印
加する。即ち、マイクロコンピュータＭＣ２はＤＣモー
タ５６、５７の停止中に駆動回路２９により、例えば先
ず固定子巻線７１のＵ相−Ｖ相の出力端子７６−７７間
にインパルス電圧を印加し、次にＶ相−Ｗ相の出力端子
７７−７８間にインパルス電圧を印加し、最後にＷ相−
Ｕ相の出力端子７８−７６間にインパルス電圧を印加す
る。

【００４６】尚、このインパルス電圧のパルス幅及びそ
れによって流れるであろう電流値はモータ制御部３のド
ライバ回路２２Ａ〜２２Ｃを構成するスイッチング素子
その他の各素子の最大定格以下に抑える。

【００４７】ここで、正常時にＤＣモータ５６、５７の
固定子巻線７１の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力端子
７６〜７８間にインパルス電圧を印加しても、固定子巻
線７１はコイルであるから電流は流れない。しかしなが
ら、各相の出力端子７６−７７或いは７７−７８若しく
は７８−７６間が短絡していると、それの間に電流が流
れるようになる。

【００４８】マイクロコンピュータＭＣ２の短絡検知電
流制限部６４は、電流検出回路６７にて係るインパルス
電圧印加時に各相の出力端子７６〜７８間に流れる電流
を検出し、その電流値が所定の基準値を越えた場合に
は、当該ＤＣモータ５６、５７の出力端子間に短絡故障
が発生しているものと判断し、当該ＤＣモータ５６、５
７の起動を禁止する。

【００４９】そして、モータ制御部３のマイクロコンピ
ュータＭＣ２は、係る出力短絡故障が発生した場合、送
受信手段１７、８にて運転制御部２のマイクロコンピュ
ータＭＣ１に出力短絡故障発生のデータを送信する。マ
イクロコンピュータＭＣ１は係る故障に関するデータを
受信すると、表示部５５にモータ出力短絡故障が発生し
ている旨の所定の警報表示を行う。

【００５０】これにより、使用者は当該ＤＣモータ５６
或いは５７において出力短絡故障が発生していることを
確実に把握し、迅速に交換・修理などを実行することが
できるようになる。尚、モータ制御部３のマイクロコン
ピュータＭＣ２は一定の周期毎に係るモータ出力短絡判
定を実行し、上記の如き交換・修理によって正常に復帰
した場合には、自動的に当該モータ５６或いは５７の起
動を再開するものである。

【００５１】尚、実施例では内外二層のエアーカーテン
を形成するオープンショーケースについて説明したが、
更に多層のエアーカーテンを形成する場合にも、本発明
は有効である。また、本発明は係るオープンショーケー
スに限らず、種々の機器に用いられるモータ制御に対し
て適用できるものである。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、固定
子巻線を備える固定子と回転子から構成されるモータを
運転制御するモータ制御装置において、モータが停止し
ている状態で、固定子巻線の各相の出力端子間に所定の
インパルス電圧を印加すると共に、基準値を越える電流
が出力端子間に流れた場合には、モータ出力短絡と判定
するようにしたので、モータの出力短絡故障を、印加さ
れたインパルス電圧によって各相の出力端子間に流れる
電流値として捉え、これをモータの停止中に判定するこ
とが可能となる。

【００５３】これにより、請求項２の如くモータの起動
を禁止するなどの措置をとることが可能となり、過電流
によって制御装置を構成するスイッチング素子や保護部
品などに発生する損傷を未然に回避することができるよ
うになる。

【００５４】特に、判定に用いる電圧はインパルス電圧
であるので、そのパルス幅や電流値を制御装置の各回路
部品の許容範囲に設定すれば、インパルス電圧によって
スイッチング素子や保護部品が悪影響を受ける問題も無
くなる。そして、請求項３の如く出力短絡判定が成され
た場合に警報を発生させるようにすれば、故障の修復も
迅速に行われるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施例のオープンショーケー
スの縦断側面図である。

【図２】図１のオープンショーケースの制御装置を構成
する運転制御部並びにモータ制御部の電気回路のブロッ
ク図である。

【図３】同じく図１のオープンショーケースの電気回路
のブロック図である。

【図４】図２及び図３のモータ制御部の電気回路のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ オープンショーケース ２ 運転制御部 ３ モータ制御部 １３ センサ回路 １４ リレー回路 ２２Ａ〜２２ｃ ドライバ回路 ４５Ａ 内層用送風機 ４５Ｂ 外層用送風機 ５６、５７ ＤＣモータ ７１ 固定子巻線 ７２ 固定子 ７３ 回転子 ７６〜７８ 出力端子 Ｃ 制御装置 ＭＣ１、ＭＣ２ マイクロコンピュータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子巻線を備える固定子と回転子から
   構成されるモータを運転制御するモータ制御装置におい
   て、 前記モータが停止している状態で、前記固定子巻線の各
   相の出力端子間に所定のインパルス電圧を印加すると共
   に、基準値を越える電流が前記出力端子間に流れた場合
   には、モータ出力短絡と判定することを特徴とするモー
   タ制御装置。
2. 【請求項２】 モータ出力短絡と判定した場合には、当
   該モータの起動を禁止することを特徴とする請求項１の
   モータ制御装置。
3. 【請求項３】 モータ出力短絡と判定した場合には、所
   定の警報を発生することを特徴とする請求項１又は請求
   項２のモータ制御装置。