JP2004308419A - 閉鎖部材の駆動装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 建造物の閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材（5）を駆動するための装置において、駆動される部材の動的制動効果を改善して、この部材を操作しようとしたことを検出できる駆動装置を提供する。
【解決手段】 部材（5）を駆動するために、直流モータ（2）と、電源（4）と、モータに電流を供給する給電線（6）と、給電線（6）を流れる電流を検出する手段（10）と、第1の状態においてはモータ（2）を電源（4）に接続し、第2の状態においてはモータの端子間を短絡するスイッチ手段（3）とを備えて駆動装置（1）を構成する。この装置（1）は、モータに電流を供給する給電線（6）を流れる電流を検出する手段（10）が、モータが短絡しているときには少なくとも電流が検出されるように構成されていることと、磁気結合装置（11）を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は建造物の閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材を駆動する装置に関する。本発明はまた、このような装置によって駆動される閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材を操作しようとする試みを検出する方法にも関する。

このような部材を操作するのに直流モータを使用する方法が知られている。
特開2002-213157公報により、建造物のロールシャッターを駆動する装置が公知になっている。この駆動装置は、直流モータと、電源と、モータに電流を供給する給電線と、この給電線を流れる電流を検出する手段と、第1の状態においてはモータを電源に接続し、第2の状態においてはモータの端子間を短絡させるスイッチ手段とを備えている。第2の状態では、風や侵入しようとする試みに起因してかかる可能性のある物理的外力が加わってもロールシャッターが所定の位置に留まるようにするため、モータの端子間を短絡させることによってロールシャッターを止めることができる。給電線を流れる電流を検出する手段により、シャッターが動いた場合にはその動きを検出することができる。実際、シャッターが動くとモータが回転し、給電線を流れる電流によってモータを短絡する。動きが検出されると、警報などが発生するという反応が自動的に起こる。

誘導された電流を検出する手段は、抵抗器（例えば抵抗値が数Ωのもの）を1つ備えている。この抵抗器は、モータに電流を供給する給電線と直列に配置されている。またこの抵抗器は、その両端の電圧を閾値電圧と比較する電圧検出回路（一般に比較器）にも接続されている。

この抵抗器が存在していることで、その抵抗値がたとえモータの電機子巻線の抵抗値よりも小さいとしても、モータの動的制動（freinage dynamique）の効果が著しく損なわれる。その結果、より小さい力で（特に精一杯力を入れなくても）ロールシャッターを操作することができる。

この日本公開特許公報の目的は、ロールシャッターの動きを検出することであり、ロールシャッターを止めることではない。例えば第2の実施態様では、シャッターの運動を検出できるようにするため、駆動用モータにタコメータ式発電機を接続することが提案されている。許可なくシャッターを動かすとタコメータ式発電機が回転し、シャッターが動いている間は警報が出る。あるいはシャッターが動き始めた後の所定の期間にわたって警報が出る。警報が十分に抑止力を持っていて悪事を働こうとする人が逃げてしまう場合、あるいは侵入が可能なほどシャッターが動いた場合に、この動作が終了する。

本発明の分野とは関係のない別の分野では、モータに動的制動をかけること、またはモータの電機子の電流を測定することが知られているが、これらの方法を組み合わせても本発明に至るアイデアが得られるものではなかった。

例えば欧州特許第0 527 389号により、アクチュエータへの電流供給制御装置が公知になっている。この装置は、モータの動的制動手段を備えている。

英国特許第1,142,789号により、直流の制御装置が公知になっている。この装置は、直列になった複数の抵抗器と、電流測定手段を備えている。このそれぞれの抵抗器にはシャントが並列に接続されている。この電流測定手段によってシャントを流れる電流を制御することができる。

特開昭61-37630公報により、穀粒乾燥機が公知になっている。この乾燥機の部品の1つがモータによって駆動される。異物がこの部品の動作を乱す可能性があり、このような動作不良は、モータに供給される電流を電流計で測定することによって検出される。

特開2002-213157公報 欧州特許第0 527 389号 英国特許第1,142,789号 特開昭61-37630公報

しかしながら、シャッターの運動そのものよりもシャッターを動かそうとする試みを検出するほうが重要であるように思われる。このシャッターを動かそうとする試みは、シャッターがほとんど動かなくても検出できなくてはならない。

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、従来技術において公知の装置を改良した駆動装置を提供することである。本発明により、特に、駆動される部材の動的制動の効果を改善するとともに、この部材を操作しようとする試みを検出できる駆動装置を提供することである。

このような本発明の目的を達成するための本発明の駆動装置は、建造物の閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材を駆動するために、直流モータと、電源と、前記モータに電流を供給する給電線と、前記モータに電流を供給する給電線を流れる電流を検出する手段と、第1の状態においては前記モータを前記電源に接続し、第2の状態においては前記モータの端子間を短絡するスイッチ手段とを備える装置において、前記モータに電流を供給する給電線を流れる電流を検出する前記手段が、前記モータが短絡しているときには少なくとも電流が検出されるように構成されていることと、前記給電線と磁気的に結合する磁気結合装置を備えることとを特徴とする。

この装置の別の実施態様は、前記の駆動装置において、前記磁気結合装置が、前記モータに電流を供給する給電線のうちの少なくとも1つの近傍に位置する磁界測定装置を備えること、あるいは前記磁気結合装置が変成器を備えること、あるいはまた前記磁気結合装置が磁気抵抗測定装置またはホール効果測定装置を備えることによって規定される。

このような装置によって駆動される閉鎖部材を操作しようとする試みを検出する方法は、前記検出を、モータのロータが、磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に近い所定の位置（P1）から、該磁気抵抗が最小である位置（PRmin）と該磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に隣接した磁気抵抗が最大である位置（PRmax）のうちの1つとの間に位置する所定の位置（P2）まで移動することを検出することによって実現するか、または
前記検出を、モータのロータが、磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に近い所定の位置（P1）の周辺において、磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に隣接した磁気抵抗が最大である位置（PRmax）のうちの1つには到達しないような振動をしていることを検出することによって実現することを特徴とする。

添付の図面には、本発明による装置の2つの実施態様が例示されている。
図1と図2に示した駆動装置1は、主たる構成要素として、給電線6とスイッチ3を通して直流電源4に接続される直流モータ2を備える。このモータは、減速装置（図示せず）を介して閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材5を動かすことができるようになっている。

スイッチ3により、第1の状態ではモータ2に電流が供給され、第2の状態ではこのモータの端子間が短絡される。ここでは図を見やすくするため、スイッチ3は単極にして図示してある。明らかなように、部材5を逆方向に移動させるためにモータを逆回転させるには、例えば2つの単極スイッチを用いて双極スイッチとして切替えを行なう必要がある。

駆動装置1は、閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材5の運動検出手段として、モータに電流を供給する給電線6を流れる電流を検出する手段10も備えている。この手段は、給電線を検出用電子回路9と結合させる磁気結合装置11を備えている。検出用電子回路9には電源4から給電することができる。この検出用電子回路9は、警報装置またはその他の全ての装置の信号と命令を検出して分析する電子的手段を備えている。

モータの電機子が回転することによりモータが短絡され、給電線6の中に電流i1が流れる。この電流i1が磁界を発生させ、磁気結合装置11により検出回路9において検出される。

本発明の別の実施態様では、上記の磁界は、
- 磁気抵抗物質などの抵抗性導体によって、またはホール効果測定器によって直接測定される（このような素子は、例えば「IBM technical disclosure bulletin」の第17巻、第11号の3218〜3219ページと、第18巻、第8号の2565〜2566ページに記載されている）か、あるいは
- 磁界が変化することによって二次導体の内部に電流i2を誘導するのに用いられる。

図1に示した第1の実施態様では、磁気結合は、磁気抵抗素子8を給電線6の近傍に配置することによって実現される。この構成の場合モータへの電流供給回路に追加の抵抗が必要とされないため、モータが短絡したときに最も効果的な動的制動が保証される。

図2に示した第2の実施態様では、電流変成器を使用することができ、この一次コイル12を電流i1が流れ、二次コイル13は例えば抵抗器に接続され、この抵抗器の両端の電圧を測定して閾値電圧と比較する。

巻線の巻数が少ない（場合によっては一ターン）である電流変成器は、モータの電機子を短絡させる給電線の抵抗値をほんのわずかしか増加させないので、動的制動の効果が保証される。

いずれの場合にも、電流i1および／またはその変化を検出用電子回路9で間接的に分析し、電流i1および／またはその変化が試運転段階に固定または決定された閾値を超えたとき、部材5に対する外力が存在していると結論づける。

このような構成により、モータへの電流供給線を流れる電流を検出する手段により、モータが短絡したとき、少なくともモータの電流を検出することができる。

モータへの電流供給線を流れる電流を検出する手段を用いると、モータに電流が供給されているとき、電流i1の変化からモータの位置または速度を測定することと、電流i1の直流成分からモータのトルクを測定することもできる。

本発明の装置で用いる直流モータの磁気抵抗（reluctance）Rの変化曲線を図3に示してある。この磁気抵抗曲線は、ロータの角度位置に応じて最小値Rminと最大値Rmaxの間で変化する。1回転当たりの磁気抵抗の最小値Rminと最大値Rmaxの位置の数は、特に、極対数がいくつあるかによって決まる。磁石を有する磁気回路の磁気抵抗の最小値に基づき、磁束が最大になる位置と、この位置における最大引力が得られる。モータのロータは、モータに電流が供給されていないときには、磁気抵抗が最小値Rminになる角度位置で安定する傾向がある。ただし、ロータをその角度位置から引き離そうとする力が働いている場合は別である。

モータに電流が供給されているとき、モータのロータは、磁気抵抗が最小値である位置と最大値である位置を順番に非常に素早く通過し、そのときの磁界と電機子の相互作用によるモータのトルクは、通常は、磁気抵抗の変化に起因する復元トルク（couple de rappel）よりも非常に大きい。モータの設計者は、一般に、磁気抵抗性トルク（couple reluctant）（“弛緩トルク（couple de detente）”とも呼ばれる）をできるだけ小さくしてモータの振動を回避しようとする。

本発明で使用するモータは、磁気抵抗の変動が大きい方が好ましいため、安価であるという利点がある。

磁気抵抗が最大になる2つの角度位置PRmaxの間にロータが位置するような区間を領域ZRと定義する。この領域の中心は、磁気抵抗が最小の位置PRminになっている。

領域ZRよりも狭い領域として領域ZDを定義すると、この領域ZDの中心も、磁気抵抗が最小の位置PRminになっている。この領域ZDの端部は、最大値よりも小さな所定の値の磁気抵抗に対応する位置P2によって規定される。

侵入しようと試みることを検出するための本発明による方法は、ロータが領域ZRよりも狭い領域ZDの中で移動する場合に運動検出手段が作動するようにすることを特徴とする。

このときロータ、したがってモータは、磁気抵抗が最小である位置PRminに近い第1の位置P1に停止する（これらの2つの位置がどれくらい離れているかは、常時加わっている可能性のある静的な力の大きさによって異なる）。本発明の方法は、ロータの移動が極端に限られている場合であっても、検出手段が作動するようにすることを特徴とする。即ち、例えば、ロータの移動が、磁気抵抗が最小の位置PRminと、それに隣接した磁気抵抗が最大の位置PRmaxのうちの1つとに挟まれた位置P2までの移動である場合、あるいは位置P1の周辺をロータが振動しているときで、振幅が、磁気抵抗が最小の位置PRminに隣接した磁気抵抗が最大の位置PRmaxには決して到達しない場合に、検出手段が作動するようにされる。

モータの回転を妨げるトルク（磁気抵抗性トルクと、制動トルクと、機械的原因の他のトルクの3つに起因する）が、モータの回転範囲を厳密に領域ZD内に維持するのに十分な大きさである場合には、この方法により、特に、部材を操作しようとする試みを検出することができる。

このときモータは、扉に取り付けられた遊びのある掛け金に似た状態になり、掛け金がその遊びの範囲内で移動することで、扉を操作しようとする試みが検出される。

減速係数が300である減速機にとって、また、磁気抵抗が最小になる位置が1回転につき2つあり、直径が20cmの巻線用チューブ状容器を駆動するモータにとって、“掛け金の遊び”、すなわちモータのロータの運動は、最大で半回転であり、これは、部材と、堅固でかつ（または）変形不能なモータとが接続されていると仮定すると、その部材の移動距離が1mmであることに対応する。

検出は、一方向の移動（定常的な力が出ずる場合）だけでなく、交互に加わる外力による二方向の移動（パルス状の力の場合）であっても確実になされる必要がある。このため検出手段は、本発明により、以下のことが可能となるようにされている。
- できるだけ大きな電磁トルクの発生が可能となるようにすること、
- 少なくともパルス・タイプの測定が可能になるようにすること。

従来技術において説明したように、本発明の方法と装置は、（シャッターやブラインド用の）侵入防止のための検出や風の検出にも適用することができる。

他の用途は、力または振動の検出を開放を命令する信号として解釈する場合の用途である。それは、例えば、ある場所を熱から遮断するために通常は閉められている電動式扉において望まれている効果である。この場合、開放方向に単に圧力を加えることにより、制御装置からモータへの電流供給を開始させることができる。

本発明による駆動装置の第1の実施態様に関する概略図である。 本発明による駆動装置の第2の実施態様に関する概略図である。 直流モータの磁気抵抗の変化をロータの角度位置の関数として表したグラフを示す図である。

符号の説明

１…駆動装置
２…直流モータ
３…スイッチ
４…直流電源
５…部材
６…給電線
７…短絡線
８…磁気抵抗素子
９…検出用電子回路
１０…電流検出手段
１１…磁気結合装置

Claims (6)

1. 建造物の閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材（5）を駆動するため、直流モータ（2）と、電源（4）と、前記モータに電流を供給する給電線（6）と、該モータに電流を供給する給電線（6）を流れる電流を検出する手段（10）と、第1の状態においては前記モータ（2）を前記電源（4）に接続し、第2の状態においては前記モータの端子間を短絡するスイッチ手段（3）とを備える装置（1）において、前記モータに電流を供給する給電線（6）を流れる電流を検出する前記手段（10）が、前記モータが短絡しているときには少なくとも電流が検出されるように構成されていることと、前記給電線（6）と磁気的に結合する磁気結合装置（11）を備えることとを特徴とする閉鎖部材の駆動装置。
2. 前記磁気結合装置（11）が、前記モータに電流を供給する給電線（6）のうちの少なくとも1つの近傍に位置する磁界測定装置（8）を備えることを特徴とする請求項1に記載の閉鎖部材の駆動装置。
3. 前記磁気結合装置（11）が変成器（11）を備えることを特徴とする請求項1に記載の閉鎖部材の駆動装置。
4. 前記磁気結合装置（11）が磁気抵抗測定装置またはホール効果測定装置を備えることを特徴とする請求項1に記載の閉鎖部材の駆動装置。
5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の閉鎖部材の駆動装置（1）によって駆動される閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材（5）を操作しようとする試みを検出する方法であって、前記検出を、前記モータのロータが、磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に近い所定の位置（P1）から、該磁気抵抗が最小である位置（PRmin）と該磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に隣接した磁気抵抗が最大である位置（PRmax）のうちの1つとの間に位置する所定の位置（P2）まで移動することを検出することによって実現することを特徴とする閉鎖部材の駆動方法。
6. 請求項1から4のいずれか1項に記載の閉鎖部材の駆動装置（1）によって駆動される閉鎖用または遮蔽用または太陽光遮断用の部材（5）を操作しようとする試みを検出する方法であって、前記検出を、前記モータのロータが、磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に近い所定の位置（P1）の周辺において、磁気抵抗が最小である位置（PRmin）に隣接した磁気抵抗が最大である位置（PRmax）のうちの1つには到達しないような振動をしていることを検出することによって実現することを特徴とする閉鎖部材の駆動方法。

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