JP2004251755A

JP2004251755A - モータ回転方向検出装置

Info

Publication number: JP2004251755A
Application number: JP2003042439A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Eguchi; 真右江口
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】外部より目視で回転方向を検知できないモータの回転方向をモータの外部から検出でき、小型で誤検出のしないモータ回転方向検出装置を提供する。
【解決手段】モータの筐体に取り付けた加速度センサ３と磁気センサ１を有し、前記加速度センサ３の出力値が設定値以上になった時点の前記加速度センサ３の出力の正負の極性と、同時点の前記磁気センサ１の出力の正負の極性とが、同極性か異極性かでモータが正回転であるか逆回転であるかを検出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部から目視で回転方向を確認できないモータ、特に密閉されたモータであるキャンドモータの回転方向検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学プラントなどに使用されるポンプの中には、取り扱う液体が環境や人体に有害な場合などは、完全に密封されたポンプでなければならない場合がある。しかし、ポンプのモータが逆転した場合などプラントにとって重大な問題となるが、ポンプに使用されるモータも完全に密封された状態のため、モータの回転方向が確認しにくい問題がある。このようなモータはキャンドモータで呼ばれ、従来よりモータの回転方向を検出する方法として、いろいろな方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１で開示されている手段は、センサコイルを二つ用いて、二つのセンサコイルが感知する磁気の位相差を遅れ、進みを検出して回転方向を検出している。原理的には、特許文献１と同じ原理を利用した方法で、二つのセンサコイルの替わりにモータの筐体の外に磁気センサを二つ用いたモータの回転方向を検出するモータ回転方向検出装置が従来より使用されていた。以下、当該従来のモータ回転方向検出装置について説明する。
【０００４】
従来のモータ回転方向検出装置は磁気検出装置を２つ用い、各々の出力信号の位相差を用いて回転方向を検出できる。ステータに三相交流電源を通電することにより交番磁界が発生し、その磁束が外部に漏れてくるので、図６に示すように磁気センサ１，２を距離を離して２つ内蔵したモータ回転方向検出装置１０１をモータ１００の筐体に設置する。磁気センサ１と磁気センサ２の交番磁界の位相は設置された位置により異なるので、その位相差の遅れ、或いは進みを検出すれば回転方向が正回転か逆回転か検出できる。図７は、その原理を示した図で、磁気センサ１と磁気センサ２の位相差が関係を示し、この例では磁気センサ１の出力波形は磁気センサ２の出力波形より角度Φだけで進んでいる。位相差の遅れ進みを判定する場合、磁気センサの出力である交番磁界の正弦波同士で位相差比較をできるが、交番磁界の極性を一度判定した後で、例えば極性が負から正へ変化する時点の位相差を比較した方が位相差Φの検出回路が簡単になるので、以下に、その検出方法に基づいた検出ブロック図の一例を示す。
【０００５】
図８は、その検出原理を用いたモータ回転方向検出装置の検出原理ブロック図で、磁気センサ１の出力波形の極性をＡＭＰ１０−１とダイオード１１−１および設定器１２−１による極性判定回路１３−１で判定した極性１に対し、磁気センサ２の極性をＡＭＰ２の出力波形の極性をＡＭＰ１０−２とダイオード１１−２および設定器１２−２による極性判定回路１３−２で判定した極性２の位相差Φが進みか遅れかを判定する位相検出回路１４によってモータの回転方向を検出できる。ここで設定器１２−１および１２−２を用いたのは誤動作防止のためで、微弱な信号には動作させない為である。従来は以上のような検出原理を用いたモータ回転方向検出装置を利用していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２２５０６３号公報（第２頁、図１３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このモータ回転方向検出装置は磁気だけを利用しており、モータのカバーは多くの場合、金属で複雑な形状をしているので、モータの内部のステータに三相交流電源を通電することによって発生する交番磁界をモータ外部に漏れてくる磁束で検出することは、金属により磁束が弱められ、また、カバー形状によって磁束の形が変化するので誤検出をすることが多い。また、誤検出防止のため、２つの磁気センサの出力位相差を大きく取るためには磁気センサの位置を互いに大きく離す必要があり、そのような構造にすると装置が大型になる問題がある。
【０００８】
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、モータ回転方向検出装置が、モータカバーの材質や形状による影響によって誤検出せず、かつ小型のモータ回転方向検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータの回転方向を検出するために前記モータの筐体に取り付けて使用するモータ回転方向検出装置に関するものであり、本発明の上記目的は、磁気センサと加速度センサとを備え、前記加速度センサの出力値が設定値以上になった時点の前記加速度センサの出力の正負の極性と、前記時点と同時点の前記磁気センサの出力の正負の極性とが、同極性であるか異極性であるかを判定することによって達成できる。また、磁気センサ１、磁気センサ２および加速度センサを備え、前記加速度センサの出力値が設定値以上になった時点の前記加速度センサの出力の正負の極性と、前記時点と同時点の前記磁気センサ１の出力の正負の極性とが同極性であるか異極性であるかを判別することによって前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出回路１の出力と、前記時点と同時点の前記磁気センサ１と前記磁気センサ２の出力の位相差が進み位相か遅れ位相かを判別することによって前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出回路２の出力とのＡＮＤ出力によって前記モータの回転方向を検出することよって達成できる。また、前記判定の結果又は前記ＡＮＤ出力を保持する保持回路を有することによっても達成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、第１の発明について説明する。本発明のポイントは磁気センサを２つ使用して、交番磁界の位相差を検出するのではなく、磁気センサと加速度センサの組み合わせによりモータの回転方向を検出するところに特徴がある。
【００１１】
以下、図を用いて、本発明の実施例について説明する。
【００１２】
図１は、実施例であるモータ回転方向検出装置のブロック図である。図１において、磁気センサとして磁気センサ１（例えば、旭化成製ＨＷシリーズを使用）を用い、加速度センサとして加速度センサ３（例えば、富士セラミック社製、ＳＭＡ−ＫＳ１を使用）を用いる。
【００１３】
図２に示すようにモータ回転方向検出装置１０１に収納された加速度センサ３の出力はモータ１００の回転方向によって極性が異なる。出力信号の極性に関しては、どちらの回転方向を正にするか負にするかは、その後の当該出力信号の処理で対応できるので加速度センサ３の出力極性とモータ１００の回転方向は好きに設定できる。よって、図２は、その一例にすぎない。一方、磁気センサ１の出力は、ロータの回転によって発生する磁束がモータの筐体を通過して漏れてくる磁束を捕らえて出力するので、ロータの回転方向によって漏れてくる磁束の極性は決定される。この場合もどちらの回転方向を磁気センサ１の正極或いは負極の出力とするかは加速度センサ２との関係も考慮して決定すれば良い。
【００１４】
このように設置した磁気センサ１と加速度センサ３の実際の出力信号の波形の一例を図３に示す。磁気センサ１の出力は図３のような交番磁界を示し、加速度センサ３は図３のような減衰出力を示す。加速度センサ３の出力は、モータの始動時にロータの加速度が最も大きくなるので、モータカバーに取り付けられた加速度センサ３に加えられる反作用は、やはり始動時が一番大きく、次第に減衰していき、定速度に近くなると出力もほとんど発生しない。図３に示すように加速度センサ３の出力は磁気センサ１の出力と比較すると変化も減衰も早いが、この期間及びその後も、回転方向が変化することはないので一番始めに発生する大きな出力に着目して回転方向を検出することが誤検出を防止するためには一番良い。よって、加速度センサ３の出力を設定値以上になったときだけ検出するよう設定器１２−３とＡＭＰ１０−３およびダイオード１１−３でレベル検出し、極性を判定する極性判定回路１５で加速度センサ３の出力極性を判定する。
【００１５】
次に磁気センサ１の交番磁界の極性を判定するＡＭＰ１０−１とダイオード１１−１による極性判定回路１３−１の出力と極性判定回路１５の出力との極性同士を比較する。ここで、モータの回転方向をどちら方向を正回転、或いは逆回転とするかはモータの使用者が決めるべきことである。ここでは、例として加速度センサ３と磁気センサ１との極性が同極性（正極と正極、或いは負極と負極）の場合を正回転とする。逆に異極性（正極と負極、或いは負極と正極）の場合は逆回転とする。図３では同極性の場合を示しているので正回転ということになる。
ここで設定器１２−３の設定レベルは、誤検出を防止するのに適した値にすれば良い。例えば加速度が大きければ出力値が大きくなるので設定レベルを大きくとれ誤検出の確率が小さくなる。極性判定回路１５の出力の立ち上がり、例えば「０」から「１」への変化をトリガーとしてパルス発生回路１６により狭幅パルス「１」を発生させ、磁気センサ１の極性判定回路１３−１の出力と前記狭幅パルス「１」とをＡＮＤ回路１７−１に入力させる。この実施例では加速度センサ３の出力が正極性で磁気センサ１の出力が正極性であれば、「１」と「１」との入力となりＡＮＤ回路１７−１の出力は同極性を示す「１」となる。
【００１６】
加速度センサ３の大きな加速度出力はモータの始動時にしか得られないので保持回路が必要となる。ここでは保持回路としてフリップフロップ１８−１（以下、ＦＦ１８−１と記す）によって結果を保持する。表示としてはＬＥＤ１９を使用して正回転の時は点灯させる。
このようにして磁気センサ１と加速度センサ３の出力の極性同士を比較して同極性或いは異極性を判断してモータの回転方向を検出できる。この実施例では、２つの磁気センサを使用していないので、微妙な位相差を検出する必要がないので、誤検出がなく確実にモータの回転方向を検出できる。また、誤検出防止のために２つの磁気センサの位相差を大きくするために磁気センサ同士を離して取り付けることによる装置の大型化が必要なく装置を小型化できる。
【００１７】
次に第２の発明について説明する。
【００１８】
これは従来の磁気センサを２個使用した検出原理を用いた結果と上記の磁気センサおよび加速度センサによる検出原理を用いた結果をつきあわせて検出結果を確実にするものである。
【００１９】
図４は、その実施例であるモータ回転方向検出装置の検出原理ブロック図である。図４の上部部分（破線Ａで囲まれた部分）がモータ回転方向検出回路１に相当し、加速度センサ３と磁気センサ１でモータの回転方向を検出する部分である。また、下部部分（破線Ｂで囲まれた部分）がモータ回転方向検出回路２に相当し、磁気センサ１に相当する磁気センサ１と磁気センサ２に相当する磁気センサ２（例えば、旭化成製ＨＷシリーズを使用）でモータの回転方向を検出する部分である。従来例や第１の発明の実施例で使用した番号と同じ番号は同じ機能を有する。ここで磁気センサ１がモータ回転方向検出回路１とモータ回転方向検出回路２で共用しているので装置が安価で小型にできるのが第２の発明の特徴の一つである。
【００２０】
図５に加速度センサ３および磁気センサ１と磁気センサ２の出力波形および極性判定回路１５，１３−１，１３−２の出力である極性出力およびＦＦ１８−１、ＦＦ１８−２の出力波形を時間軸を同じにして示す。
【００２１】
モータ回転方向検出回路１で加速度センサ３と磁気センサ１によるモータの回転方向の検出結果は、第１の発明で説明したような回路構成と作用によって、ＦＦ１８−１に出力される。例えば、図５の例では、ＦＦ１８−１の出力は「１」で正回転を示す。
【００２２】
一方、モータ回転方向検出回路２である磁気センサ１と磁気センサ２によるモータの回転方向の検出結果は、従来例の発明で説明したような構成と作用で、ＦＦ１８−２に出力される。例えば、図５の例では、ＦＦ１８−２の出力は「１」で正回転を示す。
【００２３】
そしてＦＦ１８−１とＦＦ１８−２との結果の突き合わせをＡＮＤ回路１７−２で実施する。ＦＦ１８−１で正回転である「１」を出力し、同じくＦＦ１８−１で正回転である「１」を出力すれば、ＡＮＤ回路１７−２の出力は「１」でモータ回転方向検出回路１とモータ回転方向検出回路２との両方ともに正回転であることを示し、第１の発明に比べ、確実に正回転であることを検出できる。ＮＯＴ回路２０は正回転時にＬＥＤ１９を点灯するための便宜上のものである。
【００２４】
第２の発明では、磁気センサ１を兼用し、加速度センサと磁気センサによってモータ回転方向を検出した結果と、磁気センサ１と磁気センサ２による磁気センサ同士によってモータ回転方向を検出した結果とを突き合わせているので確実にモータの回転方向を検出できる。また磁気センサの兼用によりモータ回転方向検出装置を安価にかつ小型に製作できる。
【００２５】
なお、本発明のモータ回転方向検出装置をモータの筐体に取り付ける方法として、モータ回転方向検出装置をネジ止めして取り付けても良いし、磁石や紐状のようなもので一時的に取り付けても良い。つまり、モータが回転したときに加速度センサが加速度を検知でき、磁気センサが筐体から漏れる磁気を検知できる状態で取り付ける方法であれば、どのような取付方法でもあっても、本発明のモータ回転方向検出装置を用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いれば、磁気センサと加速度センサを組み合わせることにより、モータカバーの材質や形状による影響によってモータの回転方向を誤検出することなく、かつ小型のモータ回転方向検出装置を提供できる効果がある。また、磁気センサと加速度センサによるモータの回転方向検出と磁気センサ同士によるモータの回転方向検出による検出結果を突き合わせることにより確実な検出結果を期待でき、磁気センサの一部を兼用するので安価で小型のモータ回転方向検出装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施例であるモータ回転方向検出装置の検出原理ブロック図である。
【図２】第１の発明の実施例であるモータ回転方向検出装置の加速度センサおよび磁気センサをモータ筐体に取り付けたときのモータの回転方向と加速度センサおよび磁気センサの出力の一例を示す図である。
【図３】第１の発明の実施例の加速度センサと磁気センサの出力波形およびその極性を示す図である。
【図４】第２の発明の実施例であるモータ回転方向検出装置の検出原理ブロック図である。
【図５】第２の発明の実施例の加速度センサと磁気センサの出力波形およびその極性を示す図である。
【図６】従来のモータ回転方向検出装置をモータに取り付けた状態を示す図である。
【図７】従来のモータの回転方向検出装置の検出原理を示す図である。
【図８】従来のモータの回転方向検出装置の各部の波形を示す図である。
【符号の説明】
１００モータ
１０１モータ回転方向検出装置
１磁気センサ
２磁気センサ
３加速度センサ
１０−１，１０−２，１０−３ＡＭＰ
１１−１，１１−２，１１−３ダイオード
１２−１，１２−２，１２−３設定器
１３−１，１３−２極性判定回路
１４位相検出回路
１５極性判定回路
１６パルス発生回路
１７−１，１７−２ＡＮＤ回路
１８−１、１８−２フリップフロップ
１９ＬＥＤ
２０ＮＯＴ回路

Claims

モータの回転方向を検出するために前記モータの筐体に取り付けて使用するモータ回転方向検出装置において、磁気センサと加速度センサとを備え、前記加速度センサの出力値が設定値以上になった時点の前記加速度センサの出力の正負の極性と、前記時点と同時点の前記磁気センサの出力の正負の極性とが、同極性であるか異極性であるかを判定することによって前記モータの回転方向を検出することを特徴とするモータ回転方向検出装置。
モータの回転方向を検出するために前記モータの筐体に取り付けて使用するモータ回転方向検出装置において、磁気センサ１、磁気センサ２および加速度センサを備え、前記加速度センサの出力値が設定値以上になった時点の前記加速度センサの出力の正負の極性と、前記時点と同時点の前記磁気センサ１の出力の正負の極性とが、同極性であるか異極性であるかを判別することによって前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出回路１の出力と、
前記時点と同時点の前記磁気センサ１と前記磁気センサ２の出力の位相差が進み位相か遅れ位相かを判別することによって前記モータの回転方向を検出するモータ回転方向検出回路２の出力とのＡＮＤ出力によって前記モータの回転方向を検出することを特徴とするモータ回転方向検出装置。
前記判定の結果または前記ＡＮＤ出力を保持する保持回路を有する請求項１又は請求項２に記載のモータ回転方向検出装置。