JP2010016987A - モータ装置、およびモータ冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、モータの温度調整が可能なモータ装置、およびモータ冷却方法を提供する。
【解決手段】モータ装置１００は、サーボモータ２００と、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂと、サーボモータ２００に設けられるとともに、それぞれ異なる温度で信号を出力する３つのサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３を備える。そして、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂは、これらのサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３から出力された信号に基づいて駆動される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ本体を冷却可能なモータ装置、およびモータ冷却方法に関する。

従来、サーボモータを冷却する装置として、サーボモータに冷却ファンなどの冷却装置を取り付ける構成が知られている。このようなサーボモータでは、モータ駆動時または、モータを備えた装置の駆動時に冷却ファンを駆動させる構成とすると、モータの温度が低い場合でも冷却ファンを駆動させることとなり、消費電力が大きくなる。このような問題を解決するために、モータの温度を監視し、制御装置により冷却ファンを制御する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のものは、電気モータに温度を測定するサーミスタを設ける。このサーミスタは、電気モータを制御する制御装置に接続され、サーミスタで測定された温度に対応した信号が制御装置に出力される。そして、制御装置は、サーミスタから入力される信号によりモータの温度を算出し、この温度が所定温度に応じてモータに印加する電圧を変更し、モータの温度上昇を抑えたり、モータを停止させたりする構成が採られている。

特開平７−１１２６６６号公報

ところで、上記特許文献１に記載のように、サーミスタにより温度を測定する構成では、一般に、サーミスタから出力される信号を変換するための専用入力回路や、Ａ／Ｄ変換器が必要となる。また、このＡ／Ｄ変換器にて変換された信号から温度換算処理を実施する必要がある。したがって、制御装置の構成が複雑化するという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、簡単な構成で、モータの温度調整が可能なモータ装置、およびモータ冷却方法を提供することを目的とする。

本発明のモータ装置は、モータ本体と、このモータ本体を冷却する冷却装置とを具備するモータ装置であって、前記モータ本体には、当該モータ本体の温度が所定の作動温度に達すると作動信号を出力する複数のサーマルプロテクタが設けられ、これらのサーマルプロテクタは、それぞれ異なる作動温度で前記作動信号を出力し、前記冷却装置は、前記サーマルプロテクタから出力された前記作動信号に基づいて駆動状態が変更されることを特徴とする。
また、本発明のモータ冷却方法は、モータ本体およびこのモータ本体を冷却する冷却装置を備えたモータ装置における前記モータ本体を冷却するモータ冷却方法であって、前記モータ本体には、当該モータ本体の温度が所定の作動温度に達すると作動信号を出力するとともに、それぞれ異なる作動温度で前記作動信号を出力する複数のサーマルプロテクタが設けられ、これらのサーマルプロテクタからの作動信号の出力状態に基づいて、前記冷却装置の冷却状態を切り替えることを特徴とする。

これらの発明によれば、モータ本体には、それぞれ異なる作動温度に達すると作動して作動信号を出力する複数のサーマルプロテクタが設けられている。そして、これらのサーマルプロテクタから入力された作動信号は、例えばシーケンサ回路などの汎用Ｉ／Ｏを介して冷却装置に出力される。また、冷却装置としては、例えば冷却ファンや、水冷式クーラ、空冷水冷ハイブリッド型のクーラなど、各種冷却装置を用いることができる。
本発明において、例えば所定の作動温度で作動するサーマルプロテクタＴＰ１と、このサーマルプロテクタＴＰ１よりも高い作動温度で作動するサーマルプロテクタＴＰ２とを備えたモータ装置を用いる場合を例示して説明する。この場合では、モータ本体の温度上昇に伴い、まず、サーマルプロテクタＴＰ１が作動し、入出力手段にサーマルプロテクタＴＰ１からの作動信号Ｓ_ＯＮ１が入力され、さらに温度が上昇すると、サーマルプロテクタＴＰ２が作動して入出力手段にサーマルプロテクタＴＰ２からの作動信号Ｓ_ＯＮ２が入力される。冷却装置は、入出力手段からこれらの作動信号Ｓ_ＯＮ１，Ｓ_ＯＮ２に基づいて、駆動され、例えば信号Ｓ_ＯＮ１が入力されると、弱状態で駆動し、信号Ｓ_ＯＮ２が入力されると、強状態で駆動する。このような構成にすることで、モータ本体を、温度に応じて適切に冷却装置により冷却することができ、例えばモータ本体の温度が低い状態や、モータ本体が駆動していないときは冷却装置が駆動されず、消費電力を抑えることができる。また、モータ本体の温度をサーマルプロテクタのオン／オフ信号により監視するため、複雑な制御装置を設ける必要がなく、シーケンサの汎用Ｉ／Ｏ回路などの簡単な回路により、サーマルプロテクタと冷却装置を接続するのみで、容易に冷却装置を制御することができる。

そして、本発明のモータ装置では、前記冷却装置は、複数設けられ、複数の前記サーマルプロテクタからの前記作動信号の出力状態に応じて、駆動させる前記冷却装置が切り替わることが好ましい。
また、本発明のモータ冷却方法では、前記冷却装置は、複数設けられ、複数の前記サーマルプロテクタからの作動信号の出力状態に応じて、駆動させる前記冷却装置を切り替えることが好ましい。

これらの発明によれば、冷却装置は、モータ装置に複数設けられている。このようなモータ装置では、複数の冷却装置により、より効果的にモータ本体を冷却することができる。
また、例えば上記例と同様に、２つサーマルプロテクタ（ＴＰ１，ＴＰ２）を備えたモータ装置を例示すると、サーマルプロテクタＴＰ１が作動すると、複数の冷却装置のうち、予め設定された幾つかの冷却装置が駆動し、サーマルプロテクタＴＰ２が作動すると、全ての冷却装置が駆動する構成とすることも可能であり、このような構成にすることで、例えば冷却装置として冷却強度の変更が不可能なものを用いた場合でも、容易にモータ装置の冷却能を変更することができる。
なお、例えばサーマルプロテクタＴＰ１が作動すると、複数の冷却装置を同時に弱状態で駆動させ、サーマルプロテクタＴＰ２が作動すると、これらの冷却装置を強状態で駆動させる構成などとしてもよい。

また、本発明のモータ装置では、前記モータ本体の駆動を制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、複数の前記サーマルプロテクタのうち、最も高い作動温度で前記作動信号を出力するサーマルプロテクタからの前記作動信号が入力されると、前記モータ本体の駆動を停止させることが好ましい。

この発明によれば、最も高い温度で作動するサーマルプロテクタからの作動信号が出力されると、駆動制御装置は、モータ本体の駆動を停止させる制御をする。このような構成にすることで、モータ本体の温度が過度に上昇して、例えば巻線が焼失するなどの損害を防止することができる。

そして、本発明のモータ装置では、前記モータ本体は、界磁を形成する回転子と、電機子巻線を有する固定子と、を備えたサーボモータであり、前記サーマルプロテクタは、前記電機子巻線の近傍に固定されることが好ましい。

この発明によれば、サーボモータにおける電機子巻線の近傍にサーマルプロテクタを設けている。すなわち、サーボモータの駆動時に、最も温度が上昇する電機子巻線の近傍にサーマルプロテクタを設けることで、電機子巻線の温度過昇をより適切に検知することができ、冷却装置により適切にサーボモータを冷却することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態のモータ装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る一実施の形態のモータ装置の概略構成を示すブロック図である。

図１において、モータ装置１００は、モータ本体であるサーボモータ２００と、冷却装置としての冷却ファン３００Ａ，３００Ｂと、サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３と、第一および第二ファンスイッチ３１０Ａ，３１０Ｂと、駆動制御手段としてのサーボドライバ５００が内蔵された制御装置４００とを備えている。
このモータ装置１００では、制御装置４００のサーボドライバ５００によりサーボモータ２００がサーボ制御される。なお、サーボドライバ５００が制御装置４００に内蔵される構成を例示するが、これに限定されず、サーボドライバ５００が独立して設けられる構成などとしてもよい。

［サーボモータの構成］
図２は、サーボモータを回転軸方向に沿って断面した断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線を断面した際の断面図である。
サーボモータ２００は、図２および図３に示すように、回転軸２１０と、ロータ（回転子）２２０と、ステータ（固定子）２３０と、位置検出手段２４０と、これら回転軸２１０、ロータ２２０、ステータ２３０、および位置検出手段２４０を収納する外装ケース２５０とを備えている。
ロータ２２０は、回転軸２１０と同軸となる円柱状に形成されるとともに、回転軸２１０に一体的に設けられている。このロータ２２０は、例えば永久磁石により形成され、界磁を形成する。
ステータ２３０は、ロータ２２０の外周面を覆う略円筒状に形成されており、例えば３相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の電機子巻線２３１が１２０度間隔でロータ２２０に向かって形成されている。
このようなサーボモータ２００では、ステータ２３０の３相の電機子巻線２３１に、互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電圧を印加することで、この交流電圧と同一の周波数で回転する電機子磁束を発生することができる。そして、ロータ２２０は、この電機子磁束に対して、自身の界磁束を平行にしようとする磁気力を受けることで、電機子磁束に追従して回転する。

また、ステータ２３０には、図２および図３に示すように、電機子巻線２３１の近傍にサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３が固定されている。
具体的な実施例としては、各サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は、ステータ２３０の軸方向に沿う端面のうち、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂから離隔する側の端面で、かつ電機子巻線２３１に当接する状態に設けられている。なお、本実施の形態では、３相の電機子巻線２３１の最も外側に配置される線に当接されるようにサーマルプロテクタＴＰを配置する例を示すが、例えば、電機子巻線２３１にて形成されるループ内に設けられていてもよい。すなわち、ステータ２３０における電機子巻線２３１の近傍にサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３を設けることで、電圧の印加による電機子巻線２３１の温度上昇をサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３により良好に検知することが可能となる。

図４は、バイメタル型サーマルプロテクタから出力される信号と、サーボモータの温度との関係を示す図である。
サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は、熱膨張係数が異なる２種類の金属を張り合わせたバイメタルディスクを備えており、バイメタルディスクの一方端には、入力信号線が接続されている。また、バイメタルディスクの他方端は、出力信号線が接続される端子に接触している。このようなバイメタル型のサーマルプロテクタＴＰでは、昇温により温度が所定値に達すると作動し、入力信号線と出力信号線の接続を遮断する。具体的には、昇温により温度が予め設定された所定温度に達すると、バイメタルディスクがスナップ動作により端子から離れ、入力信号線と出力信号線の接続が開放される。
したがって、サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の入力信号線および出力信号線間に、所定の信号電流を流し続けることで、図４に示すように、サーボモータ２００の温度上昇を検知することが可能となる。ここで、サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の出力信号線から、入力信号線に入力した電流が出力される場合、サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３からオフ信号が出力されているとし、出力信号線から出力される電流が０である場合、サーマルプロテクタＴＰからオン信号（作動信号）が出力されていると定義する。

図５は、各サーマルプロテクタから出力される信号と、サーボモータの温度との関係を示す図である。
ステータ２３０に設けられる３つのサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は、作動温度が、それぞれ異なる温度に設定されている。すなわち、図５に示すように、サーマルプロテクタＴＰ１は、作動温度Ｋ１で作動し作動信号であるオン信号Ｓ_ｏｎ１を出力し、サーマルプロテクタＴＰ２は、作動温度Ｋ２で作動し作動信号であるオン信号Ｓ_ＯＮ２を出力し、サーマルプロテクタＴＰ３は、作動温度Ｋ３で作動し作動信号であるオン信号Ｓ_ＯＮ３を出力する（Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３）。
また、各サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は、温度がＫ０（Ｋ０＜Ｋ１）に達すると、バイメタルディスクが再び元の状態に戻る。すなわち、入力信号線および出力信号線が接続されて、オフ信号が出力される。

位置検出手段２４０は、ロータ２２０および回転軸２１０の回転位置を検出し、検出信号を制御装置４００に出力する。この位置検出手段２４０としては、例えば光電式ロータリエンコーダや、レゾルバなど、従来の装置を用いることができる。

また、サーボモータ２００には、図１に示すように、回転軸２１０の突出側とは反対側に、ファンカバー３２０が固定されている。このファンカバー３２０には、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂがそれぞれ固定されており、これらの冷却ファン３００Ａ，３００Ｂを駆動させることで、サーボモータ２００が空冷される。ここで、冷却ファン３００Ａは、第一ファンスイッチ３１０Ａにより駆動が制御され、冷却ファン３００Ｂは、第二ファンスイッチ３１０Ｂにより駆動が制御されている。

［制御装置の構成］
制御装置４００は、サーボモータ２００の駆動状態を制御する。この制御装置４００は、図１に示すように、Ｉ／Ｏ４１０と、シーケンス処理部４２０と、サーボドライバ５００と、を備えている。このＩ／Ｏ４１０は、サーボモータ２００の各サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３に接続されており、これらのサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３から入力された信号をシーケンス処理部４２０に出力する。

シーケンス処理部４２０は、第一ファンスイッチ３１０Ａ、第二ファンスイッチ３１０Ｂ、およびサーボドライバ５００に接続されている。このシーケンス処理部４２０は、Ｉ／Ｏ４１０から入力される各サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３からの信号に応じて、これら第一ファンスイッチ３１０Ａ、第二ファンスイッチ３１０Ｂ、およびサーボドライバ５００に信号を出力し、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂ、およびサーボモータの駆動を制御する。
具体的には、シーケンス処理部４２０は、Ｉ／Ｏ４１０からサーマルプロテクタＴＰ１の作動時に出力されるオン信号Ｓ_ＯＮ１が入力されると、このオン信号Ｓ_ＯＮ１を第一ファンスイッチ３１０Ａに出力する。第一ファンスイッチ３１０Ａは、オン信号Ｓ_ＯＮ１が入力されると、冷却ファン３００Ａへの電力供給を開始し、冷却ファン３００Ａを駆動させる。また、シーケンス処理部４２０は、サーマルプロテクタＴＰ１がオフ状態になった際に出力されるオフ信号Ｓ_ＯＦＦ１が入力されると、このオフ信号Ｓ_ＯＦＦ１を第一ファンスイッチ３１０Ａに出力する。第一ファンスイッチ３１０Ａは、オフ信号Ｓ_ＯＦＦ１が入力されると、冷却ファン３００Ａへの電力供給を停止し、冷却ファン３００Ａを停止させる。
同様に、シーケンス処理部４２０は、Ｉ／Ｏ４１０からサーマルプロテクタＴＰ２の作動時に出力されるオン信号Ｓ_ＯＮ２が入力されると、このオン信号Ｓ_ＯＮ２を第二ファンスイッチ３１０Ｂに出力する。第二ファンスイッチ３１０Ｂは、オン信号Ｓ_ＯＮ２が入力されると、冷却ファン３００Ｂへの電力供給を開始し、冷却ファン３００Ｂを駆動させる。また、シーケンス処理部４２０は、サーマルプロテクタＴＰ２がオフ状態になった際に出力されるオフ信号Ｓ_ＯＦＦ２が入力されると、このオフ信号Ｓ_ＯＦＦ２を第二ファンスイッチ３１０Ｂに出力する。第二ファンスイッチ３１０Ｂは、オフ信号Ｓ_ＯＦＦ２が入力されると、冷却ファン３００Ｂへの電力供給を停止し、冷却ファン３００Ｂを停止させる。
さらに、シーケンス処理部４２０は、Ｉ／Ｏ４１０からサーマルプロテクタＴＰ３の作動時に出力されるオン信号Ｓ_ＯＮ３が入力されると、このオン信号Ｓ_ＯＮ３をサーボドライバ５００に出力する。サーボドライバ５００は、このオン信号Ｓ_ＯＮ３が入力されると、サーボモータ２００への電力供給を遮断するなどして、サーボモータ２００の駆動を緊急停止させる。また、サーマルプロテクタＴＰ３からオフ信号Ｓ_ＯＦＦ３が出力され、シーケンス処理部４２０にこのオフ信号Ｓ_ＯＦＦ３が入力されると、シーケンス処理部４２０は、このオフ信号Ｓ_ＯＦＦ３をサーボドライバ５００に出力する。サーボドライバ５００は、このオフ信号Ｓ_ＯＦＦ３が入力されると、サーボモータ２００への電力供給が可能な状態となる。これにより、サーボドライバ５００は、図示しないコントローラからの指令によりサーボモータ２００の駆動を制御可能な状態となる。

サーボドライバ５００は、サーボモータ２００の駆動を制御する。具体的には、シーケンス処理部４２０からオフ信号Ｓ_ＯＦＦ３が入力される状態では、サーボモータ２００の駆動が可能な状態となり、例えば制御装置４００内、または制御装置４００の外部に別途設けられるサーボコントローラの指令を受けて、サーボモータ２００を駆動制御する。この時、サーボドライバ５００は、サーボモータ２００の位置検出手段２４０から出力される検出信号に基づいて、サーボコントローラからの指令に合致する変位量、速度、加速度などにてサーボモータ２００を駆動させる。また、サーボドライバ５００は、上述したように、シーケンス処理部４２０からオン信号Ｓ_ＯＮ３が入力されている状態では、サーボモータ２００への電力供給を遮断し、サーボモータ２００を緊急停止させる。

第一ファンスイッチ３１０Ａは、上述したように、シーケンス処理部４２０からオン信号Ｓ_ＯＮ１が入力されると、冷却ファン３００Ａに電力を供給して駆動させ、シーケンス処理部４２０からオフ信号Ｓ_ＯＦＦ１が入力されると、冷却ファン３００Ａへの電力供給を停止させるなどして、冷却ファン３００Ａの駆動を停止させる。
同様に、第二ファンスイッチ３１０Ｂは、シーケンス処理部４２０からオン信号Ｓ_ＯＮ２が入力されると、冷却ファン３００Ｂに電力を供給して駆動させ、シーケンス処理部４２０からオフ信号Ｓ_ＯＦＦ２が入力されると、冷却ファン３００Ｂへの電力供給を停止させるなどして、冷却ファン３００Ｂの駆動を停止させる。

〔サーボモータの冷却動作〕
次に、上述したようなモータ装置１００におけるサーボモータ２００のモータ冷却方法について、図面に基づいて説明する。図６は、本実施の形態のモータ装置におけるモータ冷却処理のフローチャートである。

モータ装置１００のサーボドライバ５００は、コントローラからサーボモータ２００を駆動させる旨の指令信号が出力されると、この指令信号に基づいてサーボモータ２００を駆動させる（ステップＳ１０１）。この時、サーボモータ２００の温度Ｋは、Ｋ０よりも小さいものとする。
サーボモータ２００の駆動を続けると、電機子巻線２３１への電圧印加などにより電機子巻線２３１の温度が上昇し、サーボモータ２００の温度が上昇する。モータ装置１００では、この温度上昇をサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３により監視する。

すなわち、モータ装置１００では、まず、サーマルプロテクタＴＰ３から出力される信号を監視、すなわちサーマルプロテクタＴＰ３からオン信号Ｓ_ＯＮ３が出力されたか否かを監視する（ステップＳ１０２）。
このステップＳ１０２において、サーボモータ２００の温度がＫ３（図５参照）以上に上昇し、サーマルプロテクタＴＰ３からオン信号Ｓ_ＯＮ３が出力されている場合、シーケンス処理部４２０からサーボドライバ５００にこのオン信号Ｓ_ＯＮ３が出力される。これにより、サーボドライバ５００は、サーボモータ２００の温度が高すぎるとして、サーボモータ２００への電力供給を停止するなどし、サーボモータ２００の駆動を緊急停止させる（ステップＳ１０３）。

一方、ステップＳ１０２において、サーボモータ２００の温度がＫ３に達していない場合、サーマルプロテクタＴＰ３からオフ信号Ｓ_ＯＦＦ３が出力される。この場合、次に、サーマルプロテクタＴＰ２からの信号を監視、すなわちオン信号Ｓ_ＯＮ２が出力されたか否かを監視する（ステップＳ１０４）。
このステップＳ１０４において、サーボモータ２００の温度がＫ２に達し、サーマルプロテクタＴＰ２からオン信号Ｓ_ＯＮ２が出力されている場合、シーケンス処理部４２０から第二ファンスイッチ３１０Ｂにこのオン信号Ｓ_ＯＮ２が出力される。これにより、第二ファンスイッチ３１０Ｂがオン状態となり、冷却ファン３００Ｂが駆動される（ステップＳ１０５）。
また、サーボモータ２００の温度がＫ２（＞Ｋ１）に達している場合、サーマルプロテクタＴＰ１からもオン信号Ｓ_ＯＮ１が出力される。したがって、シーケンス処理部４２０から第一ファンスイッチ３１０Ａにこのオン信号Ｓ_ＯＮ１が出力される。よって、第一ファンスイッチ３１０Ａがオン状態となり、冷却ファン３００Ａが駆動される（ステップＳ１０６）。

一方、ステップＳ１０４において、サーボモータ２００の温度がＫ２に達していない場合、サーマルプロテクタＴＰ２からオフ信号Ｓ_ＯＦＦ２が出力される。したがって、シーケンス処理部４２０から第二ファンスイッチ３１０Ｂにこのオフ信号Ｓ_ＯＦＦ２が出力される。これにより、第二ファンスイッチ３１０Ｂは、オフ状態となり、冷却ファン３００Ｂの駆動が停止される（ステップＳ１０７）。
このステップＳ１０７の後、モータ装置１００は、サーマルプロテクタＴＰ１からの信号を監視、すなわちオン信号Ｓ_ＯＮ１が出力されたか否かを監視する（ステップＳ１０８）。
このステップＳ１０８において、サーボモータ２００の温度がＫ１に達し、サーマルプロテクタＴＰ１からオン信号Ｓ_ＯＮ１が出力されている場合、シーケンス処理部４２０から第一ファンスイッチ３１０Ａにこのオン信号Ｓ_ＯＮ１が出力される。これにより、ステップＳ１０６の処理が実施され、第一ファンスイッチ３１０Ａがオン状態となり、冷却ファン３００Ａが駆動される。
一方、ステップＳ１０８において、サーボモータ２００の温度がＫ１に達していない場合、サーマルプロテクタＴＰ１からオフ信号Ｓ_ＯＦＦ１が出力される。したがって、シーケンス処理部４２０から第一ファンスイッチ３１０Ａにこのオフ信号Ｓ_ＯＦＦ１が出力される。これにより、第一ファンスイッチ３１０Ａは、オフ状態となり、冷却ファン３００Ａの駆動が停止される（ステップＳ１０９）。

また、ステップＳ１０６およびステップＳ１０９の後、モータ装置１００は再びステップＳ１０２の処理に戻り、サーボモータ２００の温度監視を続行する。

〔モータ装置の作用効果〕
上述したように、本実施の形態のモータ装置１００では、サーボモータ２００に、作動温度が異なる３つのサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３を設けている。そして、これらのサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３から出力される信号に基づいて、第一ファンスイッチ３１０Ａおよび第二ファンスイッチ３１０Ｂは、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂの駆動を制御している。
すなわち、サーボモータ２００の温度がＫ１に達しない低温状態では、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂがともに駆動しない。したがって、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂの駆動に要する電力が節電されることで、省電力化を図ることができ、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂによるファン騒音も防止できる。
また、サーボモータ２００の温度ＫがＫ１≦Ｋ＜Ｋ２となる場合、サーマルプロテクタＴＰ１からオン信号Ｓ_ＯＮ１が出力されて、このオン信号Ｓ_ＯＮ１をトリガとして第一ファンスイッチ３１０Ａがオン状態となり、冷却ファン３００Ａが駆動する。この時、サーマルプロテクタＴＰ２からは、オフ信号Ｓ_ＯＦＦ２が出力されるため、第二ファンスイッチ３１０Ｂはオフ状態のままであり、冷却ファン３００Ｂは駆動しない。したがって、サーボモータ２００の温度を冷却するために十分な風量を冷却ファン３００Ａから送ることができ、冷却ファン３００Ｂの駆動による過剰な電力消費や騒音を抑えることができる。
さらに、サーボモータ２００の温度Ｋが、Ｋ２≦Ｋ＜Ｋ３の高温状態となると、サーマルプロテクタＴＰ２からもオン信号Ｓ_ＯＮ２が出力されることで、第二ファンスイッチもオン状態となり冷却ファン３００Ｂが駆動する。これにより、冷却効果が最大となり、高温のサーボモータ２００を効果的に冷却することができる。
また、上記のようなサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３から出力される信号は、Ｉ／Ｏ４１０からシーケンス処理部４２０を介して、第一ファンスイッチ３１０Ａ、第二ファンスイッチ３１０Ｂ、サーボドライバ５００に直接伝送される。すなわち、サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３から出力される信号を処理する専用回路や、Ａ／Ｄ変換回路が不要であり、制御装置４００の回路構成を簡単にすることができる。
以上のように、上記実施形態のモータ装置１００では、簡単な構成で、サーボモータ２００の温度上昇状態に応じた適切な冷却処理を実施でき、かつ消費電力の低減、騒音の低減をも図ることができる。

また、サーボモータ２００に２つの冷却ファン３００Ａ，３００Ｂが設けられ、サーマルプロテクタＴＰ１がオン信号Ｓ_ＯＮ１を出力する際には、冷却ファン３００Ａが駆動し、サーマルプロテクタＴＰ２がオン信号Ｓ_ＯＮ２を出力する際には、冷却ファン３００Ｂが駆動する。
すなわち、サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２からの信号により、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂの双方が駆動する状態、冷却ファン３００Ａのみが駆動する状態、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂの双方が駆動する状態をそれぞれ切り替えている。このため、例えば１つの冷却ファンの駆動量、回転数などを切替制御するなどといった煩雑な処理が不要となり、複数（本実施形態では２つ）の冷却ファンのオン/オフのみでサーボモータ２００の温度調整を適切に実施することができる。したがって、簡単な構成で、かつ効率的にサーボモータ２００を冷却することができる。また、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂとしても、回転数を自在に変更可能な高価なファンを用いる必要がなく、所定の一定回転数で冷却風を送る安価なファンを用いることができるため、コスト低減をも図ることができる。

さらに、サーマルプロテクタＴＰ３からオン信号Ｓ_ＯＮ３が出力されると、シーケンス処理部４２０はこの信号Ｓ_ＯＮ３をサーボドライバ５００に出力し、サーボドライバ５００は、このオン信号Ｓ_ＯＮ３の入力によりサーボモータ２００を緊急停止させる。
このため、サーボモータ２００の温度がＫ３に達した場合、サーボモータ２００を停止することで、温度がＫ３を超えて上昇することを防止できる。したがって、電機子巻線２３１の温度過昇による焼失などの不都合を防止でき、サーボモータ２００の故障を未然に防ぐことができる。

また、各サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は、電機子巻線２３１の近傍、具体的には、電機子巻線２３１に当接する状態で配置されている。
このため、各サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３は、駆動電圧の印加により最も温度が上昇する電機子巻線２３１の温度を直接監視することができる。したがって、サーボモータ２００における温度上昇をより確実に、また迅速に検知することができ、より適切なサーボモータ２００の冷却を実施することができる。

さらに、これらのサーマルプロテクタＴＰは、ステータ２３０の冷却ファン３００Ａ，３００Ｂから遠ざかる一方端に設けられている。すなわち、サーマルプロテクタＴＰを、ステータ２３０における冷却ファン３００Ａ，３００Ｂに近接する端部に設けると、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂの空冷効果によりサーマルプロテクタＴＰの温度も冷却される。この場合、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂから離れる一方端側において、温度が過剰に上昇した場合に、サーマルプロテクタＴＰは、正確にその温度変化を検知することができないおそれがある。これに対して、サーマルプロテクタＴＰを上記のように、ステータ２３０の冷却ファン３００Ａ，３００Ｂから遠ざかる一方端に設けることで、サーボモータ２００において駆動電圧の印加により最も温度が上昇する位置に設けられることとなり、サーボモータ２００の温度上昇を適切に監視することができる。したがって、より適切にサーボモータ２００を冷却することができる。

〔実施の形態の変形〕
なお、本発明は、上述した一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。

例えば、上記実施の形態では、シーケンス処理部４２０は、サーマルプロテクタＴＰ１から出力される信号Ｓ_ＯＮ１，Ｓ_ＯＦＦ１をそのまま第一ファンスイッチ３１０Ａに出力し、サーマルプロテクタＴＰ２から出力される信号Ｓ_ＯＮ２，Ｓ_ＯＦＦ２をそのまま第二ファンスイッチ３１０Ｂに出力し、サーマルプロテクタＴＰ３から出力される信号Ｓ_ＯＮ３，Ｓ_ＯＦＦ３をそのままサーボドライバ５００に出力し、第一ファンスイッチ３１０Ａ、第二ファンスイッチ３１０Ｂ、サーボドライバ５００はこれらの信号が入力されたことをトリガとして、所定の処理を実施する構成としたが、これに限らない。例えばシーケンス処理部４２０は、信号Ｓ_ＯＮ１，Ｓ_ＯＮ２が入力されると、第一ファンスイッチ３１０Ａ，第二ファンスイッチ３１０Ｂをオン状態にする旨の制御信号を別途生成し、信号Ｓ_ＯＦＦ１，Ｓ_ＯＦＦ２が入力されると、第一ファンスイッチ３１０Ａ，第二ファンスイッチ３１０ＢをＯＦＦ状態にする旨の制御信号を別途生成してもよい。同様に、シーケンス処理部４２０は、信号Ｓ_ＯＮ３が入力されると、サーボドライバ５００にサーボモータ２００を停止させる旨の制御信号を出力し、信号Ｓ_ＯＦＦ３が入力されると、サーボドライバ５００にサーボモータ２００の駆動再開を許可する旨の制御信号を出力する構成としてもよい。
さらに、これらの制御信号を、第一ファンスイッチ３１０Ａ、第二ファンスイッチ３１０Ｂ、サーボドライバ５００を介さず、直接冷却ファン３００Ａ，３００Ｂ、およびサーボモータ２００に出力する構成などとしてもよい。

また、上記実施形態では、サーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２から出力される信号により２つの冷却ファン３００Ａ，３００Ｂの駆動を制御する構成としたが、これに限らない。例えば、ファン駆動用のサーマルプロテクタＴＰ１、およびサーボモータ２００の緊急停止用のサーマルプロテクタＴＰ３のみが設けられ、サーマルプロテクタＴＰ１に対応して冷却ファン３００Ａのみが設けられる構成としてもよい。この場合でも、サーボモータ２００が低温のときは、冷却ファン３００Ａを停止させることで消費電力を低減させることができ、サーボモータ２００が高温になった場合に冷却ファン３００Ａによりサーボモータ２００を冷却することができる。
さらには、１つのサーボモータ２００の緊急停止用のサーマルプロテクタと、３つ以上の冷却ファン用サーマルプロテクタを設ける構成としてもよい。この場合、冷却ファン用サーマルプロテクタの数に対応して、複数の冷却ファンを設けることで、より細かくサーボモータ２００の冷却効率を変更することができる。

また、複数の冷却ファン用サーマルプロテクタを設け、これらのサーマルプロテクタから出力される作動信号に応じて１つのファンの駆動状態を変更する構成などとしてもよい。例えば、上記実施形態と同様のサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３を用い、サーマルプロテクタＴＰ１からオン信号Ｓ_ＯＮ１が出力された場合は、低速でファンを回転駆動させ、サーマルプロテクタＴＰ２からオン信号Ｓ_ＯＮ２が出力された場合は、高速でファンを回転駆動させるなどといった構成としてもよい。
また、複数のサーマルプロテクタを用い、複数の冷却ファンの回転数を制御する構成としてもよい。

さらには、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂとして、同一の回転駆動力（冷却能力）のものを用いてもよいが、冷却ファン３００Ｂとして、冷却ファン３００Ａよりも高い冷却能力を持つものを用いてもよい。このような構成では、サーボモータ２００の温度が所定温度以上となると、冷却能力が大幅に向上するため、より効率的なサーボモータ２００の冷却処理を実施することができる。

また、上記実施形態では、ステータ２３０の冷却ファン３００Ａ，３００Ｂから離れる一方端にサーマルプロテクタＴＰを用いる例を示したが、その他の位置、例えばステータ２３０における中央部や冷却ファン３００Ａ，３００Ｂ側の端部に設ける構成としてもよい。また、電機子巻線２３１から離れた位置にサーマルプロテクタを配置してもよい。これらの場合も上記実施形態で用いたサーマルプロテクタＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３よりも低い温度で作動するサーマルプロテクタを用いることで、上記例に比べて温度監視精度は落ちるが、十分にサーボモータ２００の温度過昇を防止することができる。

そして、上記実施の形態において、モータ本体として、電機子巻線２３１が３相設けられるＳＭ形ＡＣサーボモータを例示したが、例えば電機子巻線２３１が単相のものであってもよく、さらには、ＩＭ形ＡＣサーボモータや、ブラシレスＤＣサーボモータ、ＤＣサーボモータであってもよい。さらに、サーボモータのみに限定されず、ステップモータや、ＤＣモータなど、その他のモータ本体を備えるモータ装置であってもよい。

また、冷却装置として、冷却ファン３００Ａ，３００Ｂを例示したが、これに限定されず、例えば、サーボモータ２００の外周面にパイプを配置し、このパイプ内に電動ポンプにより冷却水を循環させる水冷式冷却装置を用いてもよく、水冷式冷却装置と空冷式冷却装置との双方を用いる構成などとしてもよい。

さらに、上記実施の形態において、サーマルプロテクタとして、２種類の熱膨張係数の異なる金属を張り合わせたバイメタルディスクを備えたバイメタル型サーマルプロテクタを用いたが、これに限らない。例えば、所定温度以下で変形し、所定温度以上となると、元の形状に回復する形状記憶合金（例えばチタンとニッケルとの合金）を利用した形状記憶合金型サーマルプロテクタなどを用いてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明は、モータ装置、およびモータ装置を用いる各種電動機、モータ装置内のモータ本体を冷却するモータ冷却方法として利用できる。

本発明に係る一実施の形態のモータ装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るサーボモータを回転軸方向に沿って断面した断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線を断面した際の断面図である。 バイメタル型サーマルプロテクタから出力される信号と、サーボモータの温度との関係を示す図である。 各サーマルプロテクタから出力される信号と、サーボモータの温度との関係を示す図である。 本実施の形態のモータ装置におけるモータ冷却処理のフローチャートである。

符号の説明

１００…モータ装置
２００…モータ本体としてのサーボモータ
２２０…回転子としてのロータ
２３０…固定子としてのステータ
２３１…電機子巻線
３００Ａ，３００Ｂ…冷却装置としての冷却ファン
５００…駆動制御手段としてのサーボドライバ
ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３…サーマルプロテクタ

Claims (6)

1. モータ本体と、このモータ本体を冷却する冷却装置とを具備するモータ装置であって、
   前記モータ本体には、当該モータ本体の温度が所定の作動温度に達すると作動信号を出力する複数のサーマルプロテクタが設けられ、
   これらのサーマルプロテクタは、それぞれ異なる作動温度で前記作動信号を出力し、
   前記冷却装置は、前記サーマルプロテクタから出力された前記作動信号に基づいて駆動状態が変更される
   ことを特徴としたモータ装置。
2. 請求項１に記載のモータ装置であって、
   前記冷却装置は、複数設けられ、複数の前記サーマルプロテクタからの前記作動信号の出力状態に応じて、駆動させる前記冷却装置が切り替わる
   ことを特徴としたモータ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータ装置であって、
   前記モータ本体の駆動を制御する駆動制御手段を備え、
   前記駆動制御手段は、複数の前記サーマルプロテクタのうち、最も高い作動温度で前記作動信号を出力するサーマルプロテクタからの前記作動信号が入力されると、前記モータ本体の駆動を停止させる
   ことを特徴としたモータ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のモータ装置であって、
   前記モータ本体は、界磁を形成する回転子と、電機子巻線を有する固定子と、を備えたサーボモータであり、
   前記サーマルプロテクタは、前記電機子巻線の近傍に固定される
   ことを特徴としたモータ装置。
5. モータ本体およびこのモータ本体を冷却する冷却装置を備えたモータ装置における前記モータ本体を冷却するモータ冷却方法であって、
   前記モータ本体には、当該モータ本体の温度が所定の作動温度に達すると作動信号を出力するとともに、それぞれ異なる作動温度で前記作動信号を出力する複数のサーマルプロテクタが設けられ、
   これらのサーマルプロテクタからの作動信号の出力状態に基づいて、前記冷却装置の冷却状態を切り替える
   ことを特徴とするモータ冷却方法。
6. 請求項５に記載のモータ冷却方法であって、
   前記冷却装置は、複数設けられ、
   複数の前記サーマルプロテクタからの作動信号の出力状態に応じて、駆動させる前記冷却装置を切り替える
   ことを特徴とするモータ冷却方法。

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