JP2019216568A

JP2019216568A - 電源装置及び回転陽極ｘ線管装置

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Publication number: JP2019216568A
Application number: JP2018113514A
Authority: JP
Inventors: 直人小野関; Naoto Onozeki
Original assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: JP7043352B2

Abstract

【課題】カレントトランスを使用することなく、欠相の有無を判定できる電源装置及び回転陽極Ｘ線管装置を提供する。【解決手段】三相交流電源と、三相交流電源に接続されたインバータと、インバータに接続されてインバータの出力を制御するインバータ制御装置と、を備え、インバータからの出力電流によりモーターを駆動する電源装置であって、インバータは、モーターに出力する各相の電流を検出する出力電流検出部を有し、インバータ制御装置は、出力電流検出部の検出値信号を受けて、その検出値信号から欠相を判定する欠相判定部を有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電源装置及び回転陽極Ｘ線管装置に関する。

三相交流電源のインバータに接続したモーターにおいて、インバータからモーターへの出力電流に欠相の有無があるか否かの判定方法として、従来、インバータの出力側にカレントトランスを設け、カレントトランスの出力情報をインバータ制御装置で受けて、欠相の有無を判定していた。

特開平１０−２３３１８４号公報

一方、カレントトランスを使用しないで、欠相の有無を判定することが望まれていた。

本発明の実施形態は、カレントトランスを使用することなく、欠相の有無を判定できる電源装置及び回転陽極Ｘ線管装置を提供する。

一実施形態は、三相交流電源と、前記三相交流電源に接続されたインバータと、前記インバータに接続されてインバータの出力を制御するインバータ制御装置とを備え、前記インバータからの出力電流によりモーターを駆動する電源装置であって、前記インバータは、前記モーターに出力する各相の電流を検出する出力電流検出部を有し、前記インバータ制御装置は、前記出力電流検出部の検出値信号を受けて、その検出値信号から欠相を判定する欠相判定部を有する電源装置である。
また、一実施形態は、回転陽極Ｘ線管と、回転陽極Ｘ線管のモーターを駆動する前記電源装置とを備える回転陽極線管装置である。

図１は、一実施形態に係る電源装置の構成を示すブロック図である。図２は、モーターのタイプ判定処理を示すフローチャートである。図３は、欠相判定フローを示すフローチャートである。図４は、欠相判定フローにおける出力電流値と閾値との関係を示すグラフである。図５は、一実施形態に係る回転陽極Ｘ線管装置の概略構成図である。

以下に、図面を参照しながら、一実施形態に係る回転陽極Ｘ線管装置について詳細に説明する。なお、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

まず、図１〜図５を参照して、一実施の形態に係る回転陽極Ｘ線管装置１について説明する。
図５に示すように、回転陽極Ｘ線管装置１は、回転陽極Ｘ線管２と電源装置２１とを備えている。
回転陽極Ｘ線管２は、図５に概略断面で示すように、真空外囲器３と、真空外囲器３内に収納された回転陽極構体５と、固定軸７と、陰極９と、真空外囲器３の外側に設けたステータコイル１１とを備えている。
真空外囲器３内は真空に保持されている。

回転陽極構体５は、陽極ターゲット１２と、陽極ターゲット支持体１３と、駆動ローター１５とを備えている。
陽極ターゲット１２は、外観が傘状であり、その外面には陽極ターゲット層１２ａが形成されている。
陽極ターゲット支持体１３は、有底の円筒形状であり、底部１３ａ側に陽極ターゲット１２が固定されている。
円筒形状の陽極ターゲット支持体１３の外周部には、駆動ローター１５が固定されている。

陰極９は、真空外囲器３の内側で陽極ターゲット層１２ａに向けて取り付けられており、電子を放出する電子放出源としてのフィラメント１７を備えている。
固定軸７は、陽極ターゲット支持体１３及び駆動ローター１５の内側に設けた軸受け１４を介して配置されおり、回転陽極構体５を回転自在に支持している。
ステータコイル１１には、後述する電源装置２１から電流が供給されており、ステータコイル１１に生じる電磁力により駆動ローター１５と共に回転陽極構体５が回転する。本実施の形態では、ステータコイル１１及び駆動ローター１５により、モーター１９が構成されている。

次に、電源装置２１について説明する。
図１に示すように、電源装置２１は、商用交流電源２３と、インバータ２５と、インバータ制御装置２７とを備えている。
商用交流電源２３は、２００Ｖ（ボルト）の三相交流電源である。
インバータ２５は、商用交流電源２３に接続される入力側に入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔが設けてあり、入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔにより、三相の各相と接続されている。商用交流電源２３とインバータ２５との間には、ノイズフィルタ（図示せず）が設けてある。
インバータ２５の各相の出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗはステータコイル（モーター）１１の端子１、２、３に接続されている。

インバータ２５は、出力変換部２９と、出力電流検出部３１と、電流信号出力部３３とを備えている。出力変換部２９は、インバータ制御装置２７からの制御信号を受けて、インバータから出力する電流を所定の電圧及び電流値に変換する。
出力電流検出部３１は、各出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗから出力される各相の電流を検出しており、例えば、各相の電流値（アンペア）を常時検出し、検出した電流値は電流信号出力部３３で信号に変換して、インバータ制御装置２７に送信されている。

インバータ制御装置２７は、マイコン（マイクロコンピュータ）であり、インバータ２５の駆動を制御すると共にインバータの出力電流の欠相を判定する。このインバータ制御装置２７は、駆動プログラム格納部３５と、タイプ別データ格納部３７と、タイプ判定部３９と、比較部４１と、欠相判定部４３と、タイマー４５とを備えている。
駆動プログラム格納部３５には、インバータ２５の出力電流を制御する所定のプログラムが格納されている。例えば、回転陽極Ｘ線管２の初期運転時、通常運転時、タイプ判定プログラム等の運転を行うインバータ２５の制御プログラムが格納されている。
タイプ判定プログラムでは、例えば、インバータ２５の出力電流に対して、三相２００ＶでＥ秒間出力した後、１００ＶでＦ秒出力し、その後１２０ＶでＧ秒間出力制御を行う。Ｅ秒は例えば１秒、Ｆは０．５秒、Ｇは１０秒であるが、これらの値は任意であり、限定されない。

タイプ別データ格納部３７は、駆動プログラム格納部３５に格納されているタイプ判定プログラムで各タイプの回転陽極Ｘ線管２を駆動したときの電流波形及び最大電流値等の電流データが格納されている。即ち、インバータ２５から出力される電流データは各タイプの回転陽極Ｘ線管２で異なっており、予め実験により各タイプの回転陽極Ｘ線管２の電流データを求めておき、タイプ別データ格納部３７に格納してある。本実施形態では、３タイプの回転陽極Ｘ線管２の電流データが格納されている。尚、３タイプの回転陽極Ｘ線管２は、それぞれタイプ１、タイプ２、タイプ３とする。

図４に示すように、タイプ１では、インバータ２５から２００Ｖで出力したときの各相の最大電流値Ｉ_０は例えば、１Ａであり、タイプ２の最大電流値Ｉ_０は、０、９Ａであり、タイプ３の最大電流値Ｉ_０は、０、８Ａである。また、予め格納されている電流値の閾値Ｋは、例えば、タイプ１が０．９Ａ、タイプ２が０．８Ａ、タイプ３が０．７Ａである。

タイプ判定部３９は、タイプ別データ格納部３７に格納されている電流データと比較して上述したいずれの対応の回転陽極Ｘ線管２の電流波形又は最大電流値Ｉ_０等の電流データに一致するか否かを判定して、上述したタイプ１、タイプ２、及びタイプ３のいずれかを判定する。タイプ判定部３９で判定する電流データは、例えば、インバータ２５で２００ＶでＥ秒間出力した後、１００ＶでＦ秒出力したときの各相の最大電流値Ｉ_０のみや電圧Ｖ（ボルト）のみを比較しても良い。

比較部４１では、通常の駆動運転時におけるインバータ２５からモーター１９に出力したときに出力電流検出部３１で検出した電流値Ｉが、タイプ判定部３９で判定した回転陽極Ｘ線管２のタイプに応じて設定した閾値Ｋ以下か又は閾値Ｋよりも小さいかを比較する。本実施の形態では、電流値Ｉが閾値Ｋ以下か否かを比較している。
欠相判定部４３では、三相の各相について、タイマー４５により設定した時間内に上述した比較部４１で比較した電流値Ｉが閾値以下であるか否かを判定する。そして、設定時間内に電流値Ｉが閾値Ｋを越えていない場合、即ち、設定時間内に電流値Ｉが常時閾値Ｋ以下である場合には、欠相と判定する。

次に、電源装置２１における欠相判定のフローについて説明するが、まず、図２を参照して、回転陽極Ｘ線管２のタイプ判定と閾値の設定について説明する。
図２に示すように、スタート後、ステップＳ１で駆動プログラム格納部３５に収納されているタイプ判定プログラムを実行する。タイプ判定プログラムの実行は、回転陽極Ｘ線管２に接続したインバータ２５に三相２００ＶでＥ秒間出力した後、１００ＶでＦ秒出力し、その後１２０ＶでＧ秒間出力する。

ステップＳ２でインバータ２５の出力電流検出部３１で各相の電流値Ｉを検出して、検出した電流値Ｉを、電流信号出力部３３を介して、インバータ制御装置２７へ出力する（図１参照）。インバータ制御装置２７のタイプ判定部３９では、タイプ別データ格納部３７に格納されているタイプ毎の電流データと比較する。
具体的には、検出した電流値Ｉとタイプ毎の電流データの比較から、ステップ３でタイプ１か否か判定し、タイプ１でない場合には、ステップＳ４でタイプ２か否か判定し、タイプ２でない場合にはステップＳ５でタイプ３か否かを判定し、ステップＳ６で判定した各タイプの閾値Ｋを決定し、終了する。上述したように、閾値Ｋはタイプ毎に予め設定されている。
尚、いずれのタイプにも属さない場合には、インバータ制御装置２７は、タイプ判定不能となり、閾値Ｋは設定しない。

次に、図３を参照して欠相判定フローを説明する。
スタート後、ステップＳ２１でタイマーを設定する。タイマーは、例えば、電気角で３６０度、即ち、周波数の１周期を設定する。タイマーの設定は、電気角で１８０度や４８０であっても良く、１８０度以上であれば、特に３６０度の電気角に限定されない。
次に、ステップＳ２２で、インバータ２５の出力電流検出部３１で電流値Ｉを検出し、ステップＳ２３で所定時間経過するまで、一定期間検出を連続して行う。尚、電流値ＩはＵ、Ｖ、Ｗの相毎に検出する。

ステップＳ２４では、比較部４１で検出した電流値Ｉが閾値Ｋ以下か否かを比較し、欠相判定部４３では、所定時間内に所定の相の電流値Ｉが閾値Ｋ以下であり続けた場合には、換言すれば、所定時間内に一度も電流値Ｉが閾値Ｋを越えていない場合には、欠相と判定し、ステップＳ２５で所定の相に欠相フラグを立て、ステップＳ２６で、インバータ制御装置２７は、インバータ２５に駆動停止信号を送信し、インバータ２５の駆動を停止する。

一方、ステップＳ２４で検出電流Ｉが所定時間内に閾値Ｋを越えた場合には、ステップＳ２１でタイマー４５を再設定して、ステップ２３〜ステップ２４を繰り返すことで、所定時間経過するまで検出電流値Ｉが閾値以下であるか否かを判定する。
このように、ステップＳ２１〜２６の欠相判定フローでは、インバータ２５の出力電流によりステータコイル１１に出力する電流値Ｉを常時連続的に監視して、閾値Ｋを越えたか否かを三相の相毎に監視する。

本実施の形態によれば、図１及び図３に示すように、インバータ２５は、ステータコイル（モーター）１１に出力する各相の電流Ｉを検出する電流検出部３１を有し、インバータ制御装置２７は、欠相判定部４３で電流Ｉにより欠相を判定しているので、従来用いられていたカレントトランスを使用することなく、電源装置２１における欠相の有無を判定できる。また、欠相の判定に高価なカレントトランスを使用しないので、製造コストを低減でき且つカレントトランスの故障による誤判定を防止できる。

電流検出部３１で検出する電流は電流値Ｉであるから、検出が容易である。
図３のステップＳ２１〜２４に示すように、出力電流検出部３１は、インバータ２５の駆動中に常時電流を検出し、欠相判定部４３は出力電流検出部３１からの検出値信号を常時受けて、欠相を判定しているので、常時欠相の監視ができる。
欠相判定部４３は閾値Ｋを設定し、電流値Ｉが閾値Ｋ以下か否かを判定するので構成が簡易であると共に欠相の判定が容易にできる。
インバータ制御装置２７は、回転陽極Ｘ線管（モーター）のタイプ毎の電流データをタイプ別データ格納部３７に格納してあり、回転陽極Ｘ線管のタイプ毎にタイプに応じた閾値Ｋを設定しているので、回転陽極Ｘ線管（モーター）のタイプが異なることにより生じる誤検知を防止できる。

上述した一実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

例えば、実施の形態において、モーターとして回転陽極Ｘ線管２のステータコイル１１を例に説明したが、これに限らず、三相交流電流で駆動するモーターであれば、他の種類のモーターであっても良い。
出力電流検出部３１は、電流値Ｉに限らず、各相の電圧Ｖを検知して、欠相判定部４３は、検知した電圧Ｖが設定した閾値を超えるか否かを検知するものであっても良い。

１…回転陽極Ｘ線管装置、２…回転陽極Ｘ線管、１１…ステータコイル（モーター）、
１９…モーター、２１…電源装置、２１…電源装置、２５…インバータ、２７…インバータ制御装置、３１…出力電流検出部、３５…駆動プログラム格納部、３７…タイプ別データ格納部、３９…タイプ判定部、４１…比較部、４３…欠相判定部、４５…タイマー。

Claims

三相交流電源と、
前記三相交流電源に接続されたインバータと、
前記インバータに接続されてインバータの出力を制御するインバータ制御装置と、を備え、前記インバータからの出力電流によりモーターを駆動する電源装置であって、
前記インバータは、前記モーターに出力する各相の電流を検出する出力電流検出部を有し、
前記インバータ制御装置は、前記出力電流検出部の検出値信号を受けて、その検出値信号から欠相を判定する欠相判定部を有する電源装置。
前記出力電流検出部は電流値を検出する請求項１に記載の電源装置。
前記出力電流検出部は、インバータの駆動中に常時電流を検出し、前記欠相判定部は前記電流検出部からの前記検出値信号を常時受けて、欠相を判定する請求項２に記載の電源駆動装置。
前記欠相判定部は、閾値を設定し、所定時間内に電流値が常時前記閾値以下又は閾値よりも小さい場合に、欠相と判定する請求項２又は３に記載の電源装置。
前記インバータ制御装置は、複数のモーターのタイプ毎の電流データを格納したタイプ別データ格納部を有し、前記欠相判定部が判定する前に、前記インバータから受けた前記検出値信号をタイプ別データ格納部の電流データと比較してモーターのタイプを特定し、前記閾値は特定したモーターのタイプ毎に設定した閾値である請求項４に記載の電源装置。
前記モーターは回転陽極Ｘ線管のモーターであり、前記回転陽極Ｘ線管と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源装置とを備える回転陽極Ｘ線管装置。