JP2013090475A - Inverter device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably detect abnormality occurring in a motor driving a cooling fan without providing a special abnormality detection function to a cooling fan device.SOLUTION: An inverter device according to one embodiment includes a motor driving a cooling fan. Voltage measurement means measures a voltage between terminals of the motor when a driving voltage is applied to the motor. Abnormality detection means determines that abnormality occurs in the motor when a ripple component which is caused by rotation of the motor is not detected in the voltage measured by the voltage measurement means when the driving voltage is applied to the motor according to an operation signal.

Description

本発明の実施形態は、冷却ファンを備えたインバータ装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an inverter device including a cooling fan.

インバータ装置の内部には、半導体素子などの発熱部品、これら発熱部品で発生した熱を放熱するためのヒートシンク、およびヒートシンクに送風するための冷却ファン装置を備えている。図8は、冷却ファン装置の駆動回路を示している。冷却ファン装置1は、冷却ファン2とファンモータ3を備えている。ファンモータ3は、電源回路4からMOSFET5を介して供給される直流電圧(例えば24V)により駆動される。   Inside the inverter device, a heat generating component such as a semiconductor element, a heat sink for dissipating heat generated by these heat generating components, and a cooling fan device for blowing air to the heat sink are provided. FIG. 8 shows a drive circuit of the cooling fan device. The cooling fan device 1 includes a cooling fan 2 and a fan motor 3. The fan motor 3 is driven by a DC voltage (for example, 24 V) supplied from the power supply circuit 4 via the MOSFET 5.

電源回路4は、例えばスイッチングトランス6を備えた絶縁型のDC−DCコンバータであって、一次側にはスイッチング回路7を備え、二次側にはダイオード8と平滑コンデンサ9とからなる整流回路10を備えている。一般的なインバータ装置では、電源回路4の24V電圧系統は、ファンモータ3に供給されるとともに、制御端子台を通してユーザが利用可能な共用電源として提供されている。   The power supply circuit 4 is, for example, an insulation type DC-DC converter including a switching transformer 6, and includes a switching circuit 7 on the primary side and a rectifier circuit 10 including a diode 8 and a smoothing capacitor 9 on the secondary side. It has. In a general inverter device, the 24V voltage system of the power supply circuit 4 is supplied to the fan motor 3 and is provided as a shared power source that can be used by the user through a control terminal block.

冷却ファン装置1が故障したままインバータ装置を運転し続けると、インバータ装置内の温度が上昇し、熱故障を起こす可能性がある。冷却ファン装置1の一般的な故障検出方法では、ヒートシンクや装置内部の温度を測定し、測定温度が基準値を超えた場合に温度異常としてインバータの運転を停止させている。しかし、この方法では冷却ファン装置1が故障してから温度異常と判断するまでにある程度の遅れ時間がある。その間はインバータ装置が正常に冷却されていない状態で運転が継続するので、半導体素子や他の部品の寿命を縮めてしまう虞があった。   If the inverter device is continuously operated while the cooling fan device 1 is broken, the temperature in the inverter device rises, which may cause a thermal failure. In a general failure detection method of the cooling fan device 1, the temperature inside the heat sink or the device is measured, and when the measured temperature exceeds a reference value, the operation of the inverter is stopped as a temperature abnormality. However, in this method, there is a certain delay time from when the cooling fan device 1 breaks down until it is determined that the temperature is abnormal. In the meantime, since the operation is continued in a state where the inverter device is not normally cooled, there is a possibility that the life of the semiconductor element and other parts may be shortened.

特許第2512326号公報Japanese Patent No. 2512326 特開平11−55935号公報JP 11-55935 A 特開2009−268217号公報JP 2009-268217 A

ファンモータ3の異常を検出する際の遅れを回避するには、ファンモータ3の回転速度に応じた信号を出力する機能など異常検出を容易にするための特別の機能を備えた冷却ファン装置を用いればよい。しかし、こうした冷却ファン装置は構成が複雑化し、信頼性が低下するとともにコスト高を招く。   In order to avoid a delay in detecting an abnormality of the fan motor 3, a cooling fan device having a special function for facilitating the detection of an abnormality such as a function of outputting a signal according to the rotation speed of the fan motor 3 is provided. Use it. However, such a cooling fan device has a complicated configuration, which reduces reliability and increases costs.

そこで、冷却ファン装置に特別な異常検出機能を持たせることなく、冷却ファンを駆動するモータに生じた異常を確実に検出可能なインバータ装置を提供する。   Therefore, an inverter device is provided that can reliably detect an abnormality that has occurred in a motor that drives a cooling fan without giving the cooling fan device a special abnormality detection function.

実施形態のインバータ装置は、冷却ファンを駆動するモータを備えている。電圧測定手段は、モータに駆動電圧が印加されているときのモータの端子間電圧を測定する。異常検出手段は、運転信号に応じてモータに駆動電圧が印加されているときに、電圧測定手段で測定された電圧にモータの回転に伴い発生するリプル成分が検出されない場合にモータに異常が生じたと判定する。   The inverter device of the embodiment includes a motor that drives a cooling fan. The voltage measuring unit measures a voltage between terminals of the motor when a driving voltage is applied to the motor. The abnormality detector means that when a drive voltage is applied to the motor in accordance with the operation signal, an abnormality occurs in the motor when a ripple component generated with the rotation of the motor is not detected in the voltage measured by the voltage measuring means. It is determined that

第1の実施形態を示すファンモータの駆動回路の構成図The block diagram of the drive circuit of the fan motor which shows 1st Embodiment インバータ装置の電気的なブロック構成図Electrical block diagram of the inverter device ファンモータの異常検出処理のフローチャートFlow chart of fan motor abnormality detection processing (a)はファンモータが正常回転している時のファンモータの端子間電圧Va、(b)は他の負荷に与えられる出力電圧Vbの波形図(A) is the voltage Va between the terminals of the fan motor when the fan motor is rotating normally, and (b) is a waveform diagram of the output voltage Vb applied to another load. 容量値Caを330μFに設定したときの波形図Waveform diagram when capacitance value Ca is set to 330 μF 容量値Caを10μFに設定したときの波形図Waveform diagram when the capacitance value Ca is set to 10 μF 第2の実施形態を示すファンモータの異常検出処理の部分的なフローチャートThe partial flowchart of the abnormality detection process of the fan motor which shows 2nd Embodiment 従来技術を示す図1相当図1 equivalent diagram showing the prior art

(第1の実施形態)
図1ないし図6を参照しながら第1の実施形態を説明する。図1において図8と同一構成部分には同一符号を付している。図2に示すように、インバータ装置11の電源入力端子には交流電源12が接続され、負荷出力端子にはモータ13が接続されるようになっている。整流回路14は、交流電源12の三相交流電圧をブリッジ接続されたダイオードにより整流し、平滑コンデンサ17が接続された直流電源線15、16間に出力する。インバータ回路18は、直流電源線15、16間にスイッチング素子例えばIGBTを三相ブリッジ接続した構成を備え、ゲート信号に従ってスイッチング動作を行うことによりモータ13に対し三相交流電圧を出力する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the same components as those in FIG. As shown in FIG. 2, an AC power supply 12 is connected to the power input terminal of the inverter device 11, and a motor 13 is connected to the load output terminal. The rectifier circuit 14 rectifies the three-phase AC voltage of the AC power supply 12 using a bridge-connected diode and outputs it between the DC power supply lines 15 and 16 to which the smoothing capacitor 17 is connected. The inverter circuit 18 has a configuration in which switching elements such as IGBTs are connected in a three-phase bridge between the DC power supply lines 15 and 16, and outputs a three-phase AC voltage to the motor 13 by performing a switching operation according to a gate signal.

制御回路19は、CPU、RAM、ROM、EEPROM、入出力ポート、A/Dコンバータ、タイマ、PWM信号形成回路、通信手段などを有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。ROMにはインバータ制御プログラムおよびファンモータ3の異常判定プログラムが格納されており、EEPROMには加速時間、減速時間、上限周波数、下限周波数、多段速運転周波数、入出力端子選択など多種類のパラメータが記憶されている。   The control circuit 19 is mainly composed of a microcomputer having a CPU, a RAM, a ROM, an EEPROM, an input / output port, an A / D converter, a timer, a PWM signal forming circuit, a communication means, and the like. The ROM stores an inverter control program and an abnormality determination program for the fan motor 3. The EEPROM has various parameters such as acceleration time, deceleration time, upper limit frequency, lower limit frequency, multi-speed operation frequency, and input / output terminal selection. It is remembered.

操作パネル20は、インバータ装置11の筺体正面に設けられている。操作パネル20には、運転キー(RUNキー)20a、停止キー(STOPキー)20b、セグメント表示部20cをはじめ、図示しないアップキー、ダウンキー、モードキー、エンターキー、ボリウムダイアルなどの操作手段と、単位表示ランプ、モード表示ランプなどの表示手段とを備えている。   The operation panel 20 is provided in front of the casing of the inverter device 11. The operation panel 20 includes operation means such as an operation key (RUN key) 20a, a stop key (STOP key) 20b, and a segment display unit 20c, as well as operation means such as an up key, a down key, a mode key, an enter key, and a volume dial. Display means such as a unit display lamp and a mode display lamp.

制御回路19は、ROMから読み出したインバータ制御プログラムに従い、操作パネル20または装置外部から入力した運転指令および周波数指令に基づいて出力電圧を算出し、PWM波形を持つゲート信号を出力する。ゲート信号は、ドライブ回路21を介してインバータ装置11のスイッチング素子に与えられる。また、操作パネル20への表示出力処理、図示しない外部装置例えばシーケンサとの間の通信処理などを実行する。さらに、異常検出手段としての制御回路19は、ROMから読み出した異常判定プログラムに従ってファンモータ3の異常検出処理を実行する。   In accordance with the inverter control program read from the ROM, the control circuit 19 calculates an output voltage based on the operation command and the frequency command input from the operation panel 20 or the outside of the apparatus, and outputs a gate signal having a PWM waveform. The gate signal is given to the switching element of the inverter device 11 through the drive circuit 21. Further, display output processing to the operation panel 20 and communication processing with an external device (not shown) such as a sequencer are executed. Further, the control circuit 19 as an abnormality detection means executes an abnormality detection process for the fan motor 3 in accordance with the abnormality determination program read from the ROM.

電源回路22は、直流電源線15、16間の直流電圧VDCを入力し、インバータ装置11の内部回路に供給する直流電圧と、制御端子台23に接続される外部装置(シーケンサ、接点出力の入力回路)に供給する直流電圧を生成する。例えば、マイクロコンピュータには5Vと3.3Vを供給し、冷却ファン装置1と操作パネル20と外部装置には24Vを供給する。   The power supply circuit 22 inputs the DC voltage VDC between the DC power supply lines 15 and 16, and supplies the DC voltage supplied to the internal circuit of the inverter device 11 and the external device (sequencer, contact output input) connected to the control terminal block 23. DC voltage supplied to the circuit) is generated. For example, 5V and 3.3V are supplied to the microcomputer, and 24V is supplied to the cooling fan device 1, the operation panel 20, and the external device.

冷却ファン装置1は、整流回路14のダイオード、インバータ回路18のスイッチング素子などの発熱部品および発熱部品が取り付けられたヒートシンクに送風して冷却する装置である。図1は、冷却ファン装置1と電源回路22の電気的構成(24V系)を示している。冷却ファン装置1は、冷却ファン2とファンモータ3を備えている。ファンモータ3は、ブラシレスまたはブラシ付の直流モータであり印加電圧に応じた速度で回転するが、経年劣化が生じると印加電圧に対する回転速度が低下する傾向を示す。   The cooling fan device 1 is a device that blows and cools a heat generating component such as a diode of the rectifier circuit 14 and a switching element of the inverter circuit 18 and a heat sink to which the heat generating component is attached. FIG. 1 shows the electrical configuration (24V system) of the cooling fan device 1 and the power supply circuit 22. The cooling fan device 1 includes a cooling fan 2 and a fan motor 3. The fan motor 3 is a brushless or brushed DC motor and rotates at a speed corresponding to the applied voltage. However, when the aging deterioration occurs, the rotation speed with respect to the applied voltage tends to decrease.

電源回路22は、一次側にスイッチング回路7を備え、スイッチングトランス6で絶縁されたDC−DCコンバータである。二次側は、負荷としてファンモータ3が接続される電源供給系統22Aと、ファンモータ3以外の負荷例えば操作パネル20や外部装置が接続される電源供給系統22Bとを備えている。ユーザは、制御端子台23を通して電源供給系統22Bから供給される電源を利用可能である。電源供給系統22A、22Bは、それぞれスイッチングトランス6の二次側電圧を入力とするダイオード8a、8bと平滑コンデンサ9a、9bとからなる電源回路であるが、電気的に互いに分離独立した異なる電源供給系統を構成している。   The power supply circuit 22 is a DC-DC converter that includes the switching circuit 7 on the primary side and is insulated by the switching transformer 6. The secondary side includes a power supply system 22A to which the fan motor 3 is connected as a load, and a power supply system 22B to which a load other than the fan motor 3, such as the operation panel 20 or an external device, is connected. The user can use the power supplied from the power supply system 22 </ b> B through the control terminal block 23. The power supply systems 22A and 22B are power circuits composed of diodes 8a and 8b and smoothing capacitors 9a and 9b, each of which receives the secondary side voltage of the switching transformer 6, but are different power supplies that are electrically separated and independent from each other. The system is configured.

電源供給系統22Aの出力線は、スイッチ回路としてのMOSFET5を介してファンモータ3に接続されている。運転キー20aが押圧操作されると、制御回路19は、PWM波形を持つゲート信号を出力して負荷を駆動するとともに、運転信号を出力してMOSFET5をオン駆動することによりファンモータ3を回転させる。ヒートシンクには、サーミスタなどの温度検出手段が取り付けられている。停止キー20bが押圧操作されると、制御回路19は、検出温度が所定値以下に低下するまで或いは所定時間が経過するまで、ファンモータ3の運転信号を出力し続ける。   An output line of the power supply system 22A is connected to the fan motor 3 via a MOSFET 5 as a switch circuit. When the operation key 20a is pressed, the control circuit 19 outputs a gate signal having a PWM waveform to drive the load, and outputs the operation signal to turn on the MOSFET 5 to rotate the fan motor 3. . A temperature detecting means such as a thermistor is attached to the heat sink. When the stop key 20b is pressed, the control circuit 19 continues to output the operation signal of the fan motor 3 until the detected temperature falls below a predetermined value or until a predetermined time elapses.

電源供給系統22Aの出力線の間(平滑コンデンサ9aとMOSFET5との間)には、運転信号に応じてファンモータ3に駆動電圧Vaが印加されているときのファンモータ3の端子間電圧を分圧して測定する電圧測定回路24(電圧測定手段)が接続されている。測定電圧Vmは、制御回路19のA/Dコンバータでデジタル値に変換されてCPUに入力される。   Between the output lines of the power supply system 22A (between the smoothing capacitor 9a and the MOSFET 5), the voltage across the terminals of the fan motor 3 when the drive voltage Va is applied to the fan motor 3 according to the operation signal is divided. A voltage measuring circuit 24 (voltage measuring means) for measuring by pressing is connected. The measurement voltage Vm is converted into a digital value by the A / D converter of the control circuit 19 and input to the CPU.

電源供給系統22Bの平滑コンデンサ9bの容量値Cbは、平滑後の電圧Vbのリプル成分を極力低減するため大きい値(例えば330μF)に設定されている。これに対し、電源供給系統22Aの平滑コンデンサ9aの容量値Caは、ファンモータ3が回転しているときに、測定電圧Vmにファンモータ3の回転により発生するリプル成分が検出可能なレベルで現れるように、平滑コンデンサ9bの容量値Cbよりも小さい値(例えば10μF)に設定されている。   The capacitance value Cb of the smoothing capacitor 9b of the power supply system 22B is set to a large value (for example, 330 μF) in order to reduce the ripple component of the smoothed voltage Vb as much as possible. On the other hand, the capacitance value Ca of the smoothing capacitor 9a of the power supply system 22A appears at a level at which the ripple component generated by the rotation of the fan motor 3 can be detected in the measured voltage Vm when the fan motor 3 is rotating. Thus, it is set to a value (for example, 10 μF) smaller than the capacitance value Cb of the smoothing capacitor 9b.

図3は、制御回路19が異常判定プログラムに従って実行するファンモータ3の異常検出処理のフローチャートである。制御回路19は、運転信号に応じてファンモータ3に駆動電圧Vaが印加されているときにA/D変換を行って測定電圧Vmを入力する(ステップS1)。そして、測定電圧Vmをフィルタ処理して、ファンモータ3の回転に伴い発生するリプル成分を抽出する(ステップS2)。このリプル成分は、ファンモータ3の回転に同期して生じるリプル電圧である。   FIG. 3 is a flowchart of the abnormality detection process of the fan motor 3 that is executed by the control circuit 19 according to the abnormality determination program. The control circuit 19 performs A / D conversion and inputs the measurement voltage Vm when the drive voltage Va is applied to the fan motor 3 according to the operation signal (step S1). Then, the measured voltage Vm is filtered to extract a ripple component generated with the rotation of the fan motor 3 (step S2). This ripple component is a ripple voltage generated in synchronization with the rotation of the fan motor 3.

ファンモータ3は回転する際に常に磁束鎖交数が変化し、スリット部分を磁極が通過する際その変化は顕著となる。従って、トルクリプルは磁束鎖交数の変化に起因して発生し、トルクは一定の周期、一定の幅で変動を繰り返す。理論的にはトルクリプル周波数f(ripple)は以下の(1)式で表される。例えば、ポール数pが4のファンモータ3を4500rpmで運転した場合、f(ripple)=300Hzとなり、トルクリプルは3.33ms(=1/f(ripple))毎に発生する。
f(ripple)=ポール数p×回転速度(rpm)/60 …(1)
When the fan motor 3 rotates, the number of magnetic flux linkages always changes, and when the magnetic pole passes through the slit portion, the change becomes significant. Therefore, torque ripple is generated due to a change in the number of magnetic flux linkages, and the torque repeatedly fluctuates with a constant period and a constant width. Theoretically, the torque ripple frequency f (ripple) is expressed by the following equation (1). For example, when the fan motor 3 having the number of poles p of 4 is operated at 4500 rpm, f (ripple) = 300 Hz, and torque ripple is generated every 3.33 ms (= 1 / f (ripple)).
f (ripple) = number of poles p × rotational speed (rpm) / 60 (1)

制御回路19は、測定電圧Vmにリプル成分があるか否かを判断し(ステップS3)、ある場合(YES)にはファンモータ3は正常に回転していると判定する(ステップS4)。これに対し、ない場合(NO)にはファンモータ3の回転が停止しているなどの異常が生じたと判定する(ステップS5)。   The control circuit 19 determines whether or not there is a ripple component in the measured voltage Vm (step S3). If there is (YES), it is determined that the fan motor 3 is rotating normally (step S4). On the other hand, if not (NO), it is determined that an abnormality such as the rotation of the fan motor 3 has stopped (step S5).

図4(a)は、ファンモータ3が正常に回転しているときのファンモータ3の端子間電圧Vaである(容量値Ca=10μF)。端子間電圧Vaにファンモータ3の回転に同期したリプル成分が重畳していることが分かる。端子間電圧Vaを分圧した測定電圧Vmにも同様のリプル成分が現れる。これに対し、ファンモータ3が回転していないときにはリプル成分は現れない。従って、A/Dコンバータを介して入力した測定電圧Vmにリプル成分が検出されるか否かに基づいて、ファンモータ3が正常に回転しているか否かを判定することができる。図4(b)は、電源供給系統22Bの出力電圧Vbである(容量値Cb=330μF)。電源供給系統22Bは十分に平滑されているため、出力電圧Vbにリプル成分は現れない。   FIG. 4A shows the voltage Va between the terminals of the fan motor 3 when the fan motor 3 is rotating normally (capacitance value Ca = 10 μF). It can be seen that a ripple component synchronized with the rotation of the fan motor 3 is superimposed on the voltage Va between the terminals. A similar ripple component also appears in the measurement voltage Vm obtained by dividing the inter-terminal voltage Va. On the other hand, no ripple component appears when the fan motor 3 is not rotating. Therefore, whether or not the fan motor 3 is rotating normally can be determined based on whether or not a ripple component is detected in the measurement voltage Vm input via the A / D converter. FIG. 4B shows the output voltage Vb of the power supply system 22B (capacitance value Cb = 330 μF). Since the power supply system 22B is sufficiently smoothed, no ripple component appears in the output voltage Vb.

次に、図5、図6を参照しながら平滑コンデンサ9aの容量値Caの設定方法について説明する。平滑コンデンサ9aの両端電圧をVaとすると、平滑コンデンサ9aの電荷Qは(2)式となる。
Q=Ca×Va …(2)
Next, a method for setting the capacitance value Ca of the smoothing capacitor 9a will be described with reference to FIGS. If the voltage across the smoothing capacitor 9a is Va, the charge Q of the smoothing capacitor 9a is given by equation (2).
Q = Ca × Va (2)

平滑コンデンサ9aに流れる電流をIaとすると、(2)式から(3)式が得られる。

Figure 2013090475
Assuming that the current flowing through the smoothing capacitor 9a is Ia, equations (2) to (3) are obtained.
Figure 2013090475

そこで、ファンモータ3が正常回転していると判定するために必要なリプル電圧ΔVaの値を決定し、ある程度大きな容量値を持つ平滑コンデンサ9aを用いて電流Iaの積分値を試験から求めることで、容量値Caの値を求めることができる。ただし、この電流Iaの積分値は使用する平滑コンデンサ9aの容量値に少なからず影響されるので、最終的には実機試験で所望のリプル電圧ΔVaが発生しているか否かを確認して微調整する必要がある。   Therefore, the value of the ripple voltage ΔVa necessary for determining that the fan motor 3 is rotating normally is determined, and the integration value of the current Ia is obtained from the test using the smoothing capacitor 9a having a somewhat large capacitance value. The value of the capacitance value Ca can be obtained. However, since the integral value of the current Ia is influenced by the capacitance value of the smoothing capacitor 9a to be used, it is finally fine-tuned by confirming whether or not a desired ripple voltage ΔVa is generated in an actual machine test. There is a need to.

平滑コンデンサ9aの容量値Caを決定する具体例を説明する。図5および図6は、平滑コンデンサ9aの両端電圧Va(1V/div)と電流Ia(20mA/div)の実測波形を示している(1ms/div)。図5は、大きい容量値330μFを持つ平滑コンデンサ9aを用いてファンモータ3を正常回転させたときの波形である。この測定結果から、変化時間dt間の電流Iaの積分値は26×10-6であるため、所望のリプル電圧ΔVa(電圧差)を例えば2.6Vとすると、平滑コンデンサ9aの容量値Caは10μFと算出される。 A specific example of determining the capacitance value Ca of the smoothing capacitor 9a will be described. 5 and 6 show measured waveforms of the voltage Va (1 V / div) and the current Ia (20 mA / div) across the smoothing capacitor 9a (1 ms / div). FIG. 5 shows waveforms when the fan motor 3 is normally rotated using the smoothing capacitor 9a having a large capacitance value 330 μF. From this measurement result, since the integral value of the current Ia during the change time dt is 26 × 10 −6 , when the desired ripple voltage ΔVa (voltage difference) is, for example, 2.6 V, the capacitance value Ca of the smoothing capacitor 9 a is Calculated as 10 μF.

図6は、実際に容量値Caを10μFに設定したときの波形である。しかし、このときのリプル電圧ΔVaは1.3Vであり、目的値である2.6Vに対し不足している。このときの変化時間dt間の電流Iaの積分値を求めると10×10-6である。そこで、平滑コンデンサ9aの容量値Caを再度計算すると3.8μFとなる。このように、理論計算と実機試験とを用いて目的とするリプル電圧ΔVa(電圧差)が現れるように調整すればよい。 FIG. 6 shows a waveform when the capacitance value Ca is actually set to 10 μF. However, the ripple voltage ΔVa at this time is 1.3V, which is insufficient with respect to the target value of 2.6V. The integral value of the current Ia during the change time dt at this time is 10 × 10 −6 . Therefore, when the capacitance value Ca of the smoothing capacitor 9a is calculated again, it becomes 3.8 μF. In this way, adjustment may be made so that the desired ripple voltage ΔVa (voltage difference) appears using theoretical calculation and actual machine test.

本実施形態によれば、ファンモータ3の端子間電圧の測定電圧Vmにリプル成分が検出されるか否かに基づいてファンモータ3の異常検出を行うので、異常発生から異常検出までの遅れ時間が非常に短く、インバータ装置11が正常に冷却されていない状態のまま運転が継続することを防止できる。冷却ファン装置1自体に特別な異常検出機能を持たせる必要がないので、従来と同様の標準仕様の冷却ファン装置1を使用しながらファンモータ3の異常を検出することができる。また、従来構成に対し電圧測定回路24とファンモータ3の異常検出プログラムを追加すれば構成できるので、冷却ファン装置1の異常を検出するために構成の複雑化およびコストの増大を極力防止することができる。   According to this embodiment, since the abnormality of the fan motor 3 is detected based on whether or not the ripple component is detected in the measured voltage Vm of the inter-terminal voltage of the fan motor 3, the delay time from the occurrence of the abnormality to the detection of the abnormality Is very short, and it is possible to prevent the operation from continuing while the inverter device 11 is not normally cooled. Since the cooling fan device 1 itself does not need to have a special abnormality detection function, the abnormality of the fan motor 3 can be detected while using the cooling fan device 1 of the standard specification similar to the conventional one. In addition, since the voltage measurement circuit 24 and the abnormality detection program for the fan motor 3 can be added to the conventional configuration, it is possible to prevent the complication of the configuration and the increase in cost in order to detect the abnormality of the cooling fan device 1 as much as possible. Can do.

電源回路22の二次側を、ファンモータ3に対し専用に設けられた電源供給系統22Aと、ファンモータ3以外の負荷が接続される電源供給系統22Bとに分離し、電源供給系統22Aの平滑コンデンサ9aに小容量値のものを採用したので、ファンモータ3の回転に伴い発生するリプル電圧を確実に検出できる。また、平滑コンデンサ9aを小型化できるので、電源供給系統を分離したことに伴う装置サイズおよびコストの増大を極力抑えることができる。   The secondary side of the power supply circuit 22 is separated into a power supply system 22A provided exclusively for the fan motor 3 and a power supply system 22B to which a load other than the fan motor 3 is connected. Since the capacitor 9a has a small capacitance value, the ripple voltage generated with the rotation of the fan motor 3 can be reliably detected. In addition, since the smoothing capacitor 9a can be reduced in size, an increase in device size and cost due to the separation of the power supply system can be suppressed as much as possible.

(第2の実施形態)
図7は、図3に示したファンモータ3の異常検出処理のステップS4に替えて実行する追加処理のフローチャートである。制御回路19は、ステップS3で測定電圧Vmにリプル成分があると判断すると、リプルの周期を測定し(ステップS11)、ファンモータ3の回転速度を算出する(ステップS12)。続いて、検出した回転速度が所定の判定しきい値よりも低いか否かを判断する(ステップS13)。低くない(NO)と判断すると、ファンモータ3は正常に回転していると判定する(ステップS14)。低い(YES)と判断すると、ファンモータ3が経年劣化したと判定する(ステップS15)。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a flowchart of an additional process executed in place of step S4 of the abnormality detection process for the fan motor 3 shown in FIG. When the control circuit 19 determines that there is a ripple component in the measurement voltage Vm in step S3, the control circuit 19 measures the ripple period (step S11) and calculates the rotational speed of the fan motor 3 (step S12). Subsequently, it is determined whether or not the detected rotation speed is lower than a predetermined determination threshold value (step S13). If it is determined that it is not low (NO), it is determined that the fan motor 3 is rotating normally (step S14). If it is determined to be low (YES), it is determined that the fan motor 3 has deteriorated over time (step S15).

この場合に用いる判定しきい値は、定格回転速度に一定の低減率(例えば0.8)を乗じた値、または発熱部品を冷却する能力が低下してインバータ装置11の構成部品に熱故障を起こす可能性が生じる回転速度の値に設定されている。ファンモータ3は印加電圧が高いほど回転速度が高くなるので、印加電圧のずれによる判定のばらつきを避けるため、測定電圧Vm(端子間電圧Va)に応じて判定しきい値を補正するとよい。   The determination threshold value used in this case is a value obtained by multiplying the rated rotational speed by a certain reduction rate (for example, 0.8), or the ability to cool the heat-generating component is reduced, causing a thermal failure to the component of the inverter device 11. It is set to the value of the rotational speed at which there is a possibility of waking up. Since the rotation speed of the fan motor 3 increases as the applied voltage increases, the determination threshold value may be corrected in accordance with the measured voltage Vm (inter-terminal voltage Va) in order to avoid variations in determination due to deviations in the applied voltage.

本実施形態によれば、ファンモータ3が回転しているか停止しているかの判定のみならず、ファンモータ3の回転速度の低下についても判定するので、ファンモータ3の経年劣化などの特性劣化に伴う冷却能力の低下異常も検出することができる。これにより、ファンモータ3に全停止異常が発生するのに先立って、冷却ファン装置1の交換をユーザに促すことができる。   According to the present embodiment, not only the determination of whether the fan motor 3 is rotating or stopped but also the decrease in the rotation speed of the fan motor 3 is determined. The accompanying cooling capacity drop abnormality can also be detected. Accordingly, it is possible to prompt the user to replace the cooling fan device 1 before the all-stop abnormality occurs in the fan motor 3.

(その他の実施形態)
以上説明した複数の実施形態に加えて以下のような構成を採用してもよい。
ファンモータ3だけが接続される電源供給系統22Aと、ファンモータ3以外の負荷が接続される電源供給系統22Bとに分離したが、必ずしも分離する必要はない。
ファンモータ3が回転しているときに測定電圧Vmにリプル成分が検出可能なレベルで現れれば、平滑コンデンサ9aの容量値を小さく設定する必要はない。
(Other embodiments)
In addition to the plurality of embodiments described above, the following configuration may be adopted.
Although the power supply system 22A to which only the fan motor 3 is connected and the power supply system 22B to which a load other than the fan motor 3 is connected are separated, it is not always necessary to separate them.
If the ripple component appears in the measurement voltage Vm at a level where the fan motor 3 is rotating, it is not necessary to set the capacitance value of the smoothing capacitor 9a to be small.

以上説明した実施形態によれば、冷却ファンを駆動するモータに駆動電圧が印加されているときに、電圧測定手段で測定された電圧にモータの回転に伴い発生するリプル成分が検出されない場合にモータに異常が生じたと判定する。これにより、冷却ファン装置に特別な異常検出機能を持たせることなく、冷却ファンを駆動するモータに生じた異常を確実に検出可能となる。   According to the embodiment described above, when a driving voltage is applied to the motor that drives the cooling fan, the motor is detected when the ripple component generated by the rotation of the motor is not detected in the voltage measured by the voltage measuring means. It is determined that an abnormality has occurred. This makes it possible to reliably detect an abnormality that has occurred in the motor that drives the cooling fan, without providing the cooling fan device with a special abnormality detection function.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention.

図面中、2は冷却ファン、3はファンモータ(モータ)、9aは平滑コンデンサ、11はインバータ装置、19は制御回路(異常検出手段)、22は電源回路(直流電源回路)、22A、22Bは電源供給系統、24は電圧測定回路(電圧測定手段)である。   In the drawing, 2 is a cooling fan, 3 is a fan motor (motor), 9a is a smoothing capacitor, 11 is an inverter device, 19 is a control circuit (abnormality detection means), 22 is a power supply circuit (DC power supply circuit), and 22A and 22B are A power supply system 24 is a voltage measurement circuit (voltage measurement means).

Claims (5)

冷却ファンを駆動するモータを備えたインバータ装置であって、
前記モータに駆動電圧が印加されているときの前記モータの端子間電圧を測定する電圧測定手段と、
運転信号に応じて前記モータに駆動電圧が印加されているときに、前記電圧測定手段で測定された電圧に前記モータの回転に伴い発生するリプル成分が検出されない場合に前記モータに異常が生じたと判定する異常検出手段とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
An inverter device including a motor for driving a cooling fan,
Voltage measuring means for measuring a voltage between terminals of the motor when a driving voltage is applied to the motor;
When a drive voltage is applied to the motor in accordance with an operation signal, an abnormality has occurred in the motor when a ripple component generated with the rotation of the motor is not detected in the voltage measured by the voltage measuring means. An inverter device comprising an abnormality detecting means for determining.
前記モータは直流モータであって、
平滑コンデンサを有して前記モータに印加する駆動電圧を生成する直流電源回路を備え、
前記モータが回転しているときに前記電圧測定手段で測定された電圧に前記リプル成分が検出可能なレベルで現れるように、前記直流電源回路の平滑コンデンサの容量値が小さく設定されていることを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
The motor is a DC motor,
A DC power supply circuit that has a smoothing capacitor and generates a drive voltage to be applied to the motor,
The capacitance value of the smoothing capacitor of the DC power supply circuit is set small so that the ripple component appears at a detectable level in the voltage measured by the voltage measuring means when the motor is rotating. The inverter device according to claim 1.
前記モータに駆動電圧を供給する直流電源回路は、前記モータ以外の負荷に電源を供給する直流電源回路とは異なる電源供給系統により構成されていることを特徴とする請求項2記載のインバータ装置。   3. The inverter device according to claim 2, wherein the DC power supply circuit that supplies a drive voltage to the motor is configured by a power supply system that is different from a DC power supply circuit that supplies power to a load other than the motor. 前記異常検出手段は、前記モータに駆動電圧が印加されているときに、前記電圧測定手段で測定された電圧に現れるリプルの周期に基づいて前記モータの回転速度を検出し、その回転速度が判定しきい値よりも低下した場合に前記モータが劣化したと判定することを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のインバータ装置。   The abnormality detection means detects the rotation speed of the motor based on a ripple period appearing in the voltage measured by the voltage measurement means when a drive voltage is applied to the motor, and determines the rotation speed. The inverter device according to claim 1, wherein the motor device is determined to have deteriorated when the value falls below a threshold value. 前記異常検出手段は、前記電圧測定手段で測定された電圧に応じて前記判定しきい値を補正することを特徴とする請求項4記載のインバータ装置。   The inverter apparatus according to claim 4, wherein the abnormality detection unit corrects the determination threshold according to the voltage measured by the voltage measurement unit.
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