JP2022090674A - 開閉体装置及び開閉体装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉体の動作中の電動機の動作音を抑え、かつ、開閉体の動作開始時に電動機の起動特性が良い開閉体装置を提供する。【解決手段】開閉体装置は、開口部の開閉手段と、開閉手段を電動で動作させる、電磁ブレーキ付きの電動機と、電動機を駆動して、開閉手段の動作を電動で制御する制御手段と、電動機の各相の位相を検出する検出手段とを備える。制御手段は、電動機を駆動する電動機駆動手段と、電磁ブレーキを駆動するブレーキ駆動手段と、それらの動作を指令する処理手段とを有する。処理手段は、電動機の回転開始時、電動機駆動手段に対して、電動機への正弦波の交流電力の通電を指令した後、検出手段の検出結果に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、各相の周期の内の電動機のトルクが所望の値となる時に決定して、電磁ブレーキの開放を指令し、その後、電動機の回転による誘導起電力に応じて、電動機の駆動の制御を指令する。【選択図】 図４

Description

本発明は、住宅、ビル、工場、倉庫、車庫などの建物を含む構造物躯体の開口部などをシャッターなどの開閉体を用いて仕切るように構成された開閉体装置及び開閉体装置の制御方法に係り、特に、開閉体を電動で動作させる開閉機の動作音を抑えるのに好適な開閉体装置及び開閉体装置の制御方法に関する。

シャッターカーテンなどのような開閉体装置は、住宅、ビル、工場、倉庫、車庫などの建物を含む構造物躯体の出入口や窓部、あるいは内部の通路や空間などの開口部に設置され、その開閉体を移動させることによってその開口部を開放、閉鎖するものである。この開閉体装置は、多数の短冊状のスラット材からなるスラットカーテン、多数のパイプ材をリンク材などで連結させてなるパイプグリルカーテン、一枚状あるいは多数連結されたパネル材からなるパネルカーテン、ネット材からなるネットカーテン、合成樹脂あるいは布繊維製のシート材からなるシートカーテン、あるいはこれらの複合部材などからなる複合カーテンなどの開閉体を、開口部の上部から繰り出し下降させて開口部全体を閉鎖するように構成されている。このような開閉体装置は、開閉体の開閉動作を電動で行なう場合が多い。電動の開閉体装置としては、電動シャッター装置、電動ドア装置、電動オーニング装置などがある。

一般に、電動の開閉体装置は、建物などの構造物の開閉用空間部を昇降開閉するための開閉体を、構造物の天井裏またはシャッターケースに配置された開閉機（モータ等の電動機）によって昇降駆動するようになっている。このような電動の開閉体装置の中には、電動機の回転を検出するセンサを設けないで、電動機の回転数や磁極位置などを推定して制御する、センサレス制御方式を採用したものがある。センサレス制御方式には、様々な方法が考案されているが、その多くは、電動機の回転による誘導起電力を利用して、電動機の回転数や磁極位置などを演算で求めるものである。特許文献１には、同期電動機のセンサレス制御装置が開示されている。センサレス制御方式は、装置の小型化や、組み立て及び調整工程の省力化が図れるといった利点がある。

特開２００１－２５２７７号公報

三相ブラシレスモータのセンサレス制御方式における通電方法としては、正弦波通電方法（以下、「正弦波制御」と言う）と、矩形波通電方法（以下、「矩形波制御」と言う）とがある。
正弦波制御を用いると、電動機の回転中の動作音を抑えることができるという特長がある。しかしながら、センサレス制御方式では電動機の回転による誘導起電力を利用するため、電動機の回転数が低い回転開始時に起動特性が悪い。特に、シャッターなどの開閉体装置では、開閉体の自重が大きく、開閉体の上昇時にブレーキを開放する際、開閉体の自重により電動機を逆回転させようとする力が働くため、起動時の制御がより難しくなる。
これに対し、矩形波制御を用いると、電動機の回転開始時の起動特性は安定するが、電動機の回転中の動作音が大きくなる。
なお、シャッターの動作が低速のときは矩形波制御を用い、シャッターの動作が所定の速度を超えたら正弦波制御を用いる方法や、シャッターの位置が下限から所定の高さ以下のときは矩形波制御を用い、シャッターの位置が下限から所定の高さを超えたら正弦波制御を用いる方法もある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、開閉体の動作中の電動機の動作音を抑え、かつ、開閉体の動作開始時に電動機の起動特性が良い開閉体装置を提供することにある。

本発明の開閉体装置の第１の特徴は、開口部の周縁部に設けられた開閉手段と、開閉手段を電動で動作させる開閉機としての、電磁ブレーキ付きの電動機と、電動機を駆動して、開閉手段の動作を電動で制御する制御手段と、電動機の各相の位相を検出する検出手段とを備え、制御手段が、正弦波の交流電力を電動機へ通電して、電動機を駆動する電動機駆動手段と、電磁ブレーキを駆動するブレーキ駆動手段と、電動機駆動手段及びブレーキ駆動手段の動作を指令する処理手段とを有し、処理手段が、電動機の回転開始時、電動機駆動手段に対して、電動機への正弦波の交流電力の通電を指令した後、検出手段の検出結果に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の内の電動機のトルクが所望の値となる時に決定して、ブレーキ駆動手段に対して、電磁ブレーキの開放を指令し、その後、電動機の回転による誘導起電力に応じて、電動機駆動手段に対して、電動機の駆動の制御を指令することにある。

電動機駆動手段が、正弦波の交流電力を電動機へ通電して、電動機を駆動し、処理手段が、電動機の回転による誘導起電力に応じて、電動機駆動手段に対して、電動機の駆動の制御を指令するので、センサレス制御方式を用いた電動機の正弦波制御により、開閉体の動作中の電動機の動作音が抑えられる。
そして、電動機の回転開始時、処理手段が、電動機駆動手段に対して、電動機への正弦波の交流電力の通電を指令した後、検出手段が検出した電動機の各相の位相（角度）に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の内の電動機のトルクが所望の値となる時に決定して、ブレーキ駆動手段に対して、電磁ブレーキの開放を指令するので、電動機のトルクが所望の値となる時に、電磁ブレーキが開放されて電動機が回転を開始し、電動機の起動特性が良くなる。

開閉手段は、住宅、ビル、工場、倉庫、車庫などの建物などの構造物における、出入口や窓部、あるいは内部の通路や空間などの開口部を電動で開閉移動するシャッターカーテンなどの開閉部材で構成される。開閉手段が、シャッターカーテンの場合には、建物などの開口部の周縁部の一つである上部に収納され、まぐさなどを通過してシャッターカーテンが下降し、開口部を電動で開閉動作する。これ以外にも、開閉手段が開口部の下部に収納されて、上昇方式にて電動で開閉移動したり、開閉手段が側部に収納されて、スライド方式にて電動で移動したりすることもある。また、開閉手段には、閉鎖によって開口部を全閉できるものも全閉できないものも含む。

本発明の開閉体装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の開閉体装置において、処理手段が、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の倍数の所定時間（周期の０倍の時間「０」を含む、以下同様）に、電動機の各相の周期の内の、電動機のトルクが所望の値となる時の経過時間と、検出手段の検出結果に対応する経過時間との差分の時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することにある。
これにより、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機のトルクが所望の値となる時に決定することができる。

本発明の開閉体装置の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の開閉体装置において、検出手段が、電動機の各相の電流をそれぞれ検出する３つのホールセンサを有し、電動機の各相の位相を６０度毎に検出し、処理手段が、検出手段の検出結果に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、当該周期を６等分に分割したときの６つの異なる経過時間のいずれかを加算して決定することにある。
検出手段が、電動機の各相の電流をそれぞれ検出する３つのホールセンサを有し、電動機の各相の位相を６０度毎に検出するので、処理手段は、検出手段の検出結果に基づき、電動機の各相の周期の倍数の所定時間に加算する時間として、電動機の各相の周期を６等分に分割したときの６つの異なる経過時間のいずれかを選択することにより、電磁ブレーキを開放する時刻を、容易に決定することができる。

本発明の開閉体装置の第４の特徴は、前記第１の特徴に記載の開閉体装置において、検出手段が、電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出するまで、電動機の各相の位相の検出を繰り返し、処理手段が、検出手段の検出結果に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、検出手段が電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出した時の経過時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することにある。
検出手段が、電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出するまで、電動機の各相の位相の検出を繰り返すので、処理手段は、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、検出手段が電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出した時の経過時間を加算するだけの、簡単な演算で容易に決定することができる。

本発明の開閉体装置の制御方法の第１の特徴は、開口部の周縁部に設けられた開閉手段と、開閉手段を電動で動作させる開閉機としての、電磁ブレーキ付きの電動機と、電動機を駆動して、開閉手段の動作を電動で制御する制御手段とを備えた開閉体装置の制御方法であって、制御手段に、正弦波の交流電力を電動機へ通電して、電動機を駆動する電動機駆動手段と、電磁ブレーキを駆動するブレーキ駆動手段と、電動機駆動手段及びブレーキ駆動手段の動作を指令する処理手段とを設け、電動機の各相の位相を検出する検出手段を設け、処理手段により、電動機の回転開始時、電動機駆動手段に対して、電動機への正弦波の交流電力の通電を指令した後、検出手段の検出結果に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の内の電動機のトルクが所望の値となる時に決定して、ブレーキ駆動手段に対して、電磁ブレーキの開放を指令し、その後、電動機の回転による誘導起電力に応じて、電動機駆動手段に対して、電動機の駆動の制御を指令することにある。
これは、前記第１の特徴に記載の開閉体装置に相当する、開閉体装置の制御方法である。

本発明の開閉体装置の制御方法の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の開閉体装置の制御方法において、処理手段により、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、電動機の各相の周期の内の、電動機のトルクが所望の値となる時の経過時間と、検出手段の検出結果に対応する経過時間との差分の時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することにある。
これは、前記第２の特徴に記載の開閉体装置に相当する、開閉体装置の制御方法である。

本発明の開閉体装置の制御方法の第３の特徴は、前記第２の特徴に記載の開閉体装置の制御方法において、検出手段に、電動機の各相の電流をそれぞれ検出する３つのホールセンサを設け、電動機の各相の位相を６０度毎に検出し、処理手段により、検出手段の検出結果に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、当該周期を６等分に分割したときの６つの異なる経過時間のいずれかを加算して決定することにある。
これは、前記第３の特徴に記載の開閉体装置に相当する、開閉体装置の制御方法である。

本発明の開閉体装置の制御方法の第４の特徴は、前記第１の特徴に記載の開閉体装置の制御方法において、検出手段により、電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出するまで、電動機の各相の位相の検出を繰り返し、処理手段により、検出手段の検出結果に基づき、電磁ブレーキを開放する時刻を、電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、検出手段が電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出した時の経過時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することにある。
これは、前記第４の特徴に記載の開閉体装置に相当する、開閉体装置の制御方法である。

本発明によれば、開閉体の動作中の電動機の動作音を抑え、かつ、開閉体の動作開始時に電動機の起動特性が良い開閉体装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態による開閉体装置であるシャッター装置の概略構成を示す図である。 図１に示したシャッター装置内の各装置の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態によるシャッター装置の制御装置の回路構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による、シャッターの上昇開始時の制御装置の動作を示すフローチャートである。 電磁ブレーキの開放時刻の決定動作の一例を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による、シャッターの上昇開始時の制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面に従って、本発明に係る開閉体装置の好ましい実施の形態について説明する。この実施の形態では、開閉手段として、上下に開閉動作されるシャッターカーテンを備えたシャッター装置を例に説明する。図１は、本発明の一実施の形態による開閉体装置であるシャッター装置の概略構成を示す図である。図１において、開閉体装置１０は、出入口の開口部を上下に開閉するシャッター装置である。

開閉体装置１０は、建物の開口部に設けられるものであり、基本的にシャッターケース１１、シャッターカーテン１２、ガイドレール１３，１４、巻取シャフト１５、チェーン１６、電動機１７、位相センサ１７１、制御装置１８、障害物感知装置１８５、操作スイッチ１９、及び電源供給装置２０などを含んで構成される。

この開閉体装置１０は、通常時には、操作スイッチ１９の操作に応じて、開閉機である電動機１７を駆動して開閉制御するようになっている。さらに、この開閉体装置１０では、シャッターカーテン１２が巻取シャフト１５に巻き取られている開放状態を機械的な保持機構（図示せず）によって保持しており、この開放状態で外部から火災の発生などを示す非常信号ＢＳなどが制御装置１８に入力された場合には、その保持機構による開放状態の保持が解除されて、シャッターカーテン１２は、その自重で自然降下して開口部を自動閉鎖する機能も備えている。

ガイドレール１３，１４は、シャッターカーテン１２の両端部に接するように建物の開口部の両端側に設けられ、まぐさ部から床面まで掛け渡された断面形状がコの字型の案内溝を有する金属製部材又はこれと同等の部材で構成されている。シャッターカーテン１２は、このガイドレール１３，１４の各案内溝に沿って上昇下降し、開口部の開閉動作を行う。

巻取シャフト１５は、シャッターケース１１の両端側に回動可能に設けられ、シャッターカーテン１２を巻き取ったり巻き戻したりする。チェーン１６は、電動機１７の回転軸に設けられた主動スプロケットと巻取シャフト１５の回転軸に設けられた従動スプロケットとを連結している。従って、電動機１７の回転駆動力は、チェーン１６を介して巻取シャフト１５側に伝達され、電動機１７が回転すると、チェーン１６を介して巻取シャフト１５が回転し、シャッターカーテン１２の開閉動作が制御されるようになっている。

制御装置１８は、マイクロコンピューター構成になっており、商用電源の電源ラインＡＣから電源供給装置２０を介して電力が供給されている。制御装置１８は、操作スイッチ１９上の各操作ボタンの操作状態に対応した制御信号や、障害物感知装置１８５からの感知信号などに基づいて、電動機１７の回転を制御したり、非常信号ＢＳに基づいて保持機構を解除したりする。

操作スイッチ１９は、開閉停の各動作に対応した制御スイッチとして、上昇（開）ボタン１９Ａ、停止（停）ボタン１９Ｂ、下降（閉）ボタン１９Ｃをそれぞれ有し、これら各ボタンの操作状態に応じた制御信号を制御装置１８に出力する。なお、図１では示していないが、制御装置１８は、無線型リモコン装置によっても操作可能としてもよい。

非常信号ＢＳは、火災発生などの非常時に外部の制御室などから供給される電圧２４［Ｖ］の信号であり、制御装置１８内の図示しない危害防止用連動中継器に入力される。なお、外部からの非常信号ＢＳの入力と併せて、又は代わりに、シャッターケース１１の内側であって、まぐさ部の開口部近傍、すなわちシャッターカーテン１２が昇降する部分に温度感知器などを設けてもよい。この温度感知器としては、常時接点がオン状態にあり、接点が所定温度（摂氏１００～３００度の範囲の任意温度）に達した時点で接点を開きオフ状態となるＢ接点の自動復帰型の高温度用バイメタル式サーモスタットなどで構成され、接点が開いた場合には火災などが発生したことを示す信号を非常信号ＢＳに相当する信号として出力するようにしてもよい。

障害物感知装置１８５は、送信機がシャッターカーテン１２の下端部（座板）に設けられたもので、障害物感知時には、内蔵された座板スイッチの移動に対応した感知信号を制御装置１８に送信し、また、その後の障害物の除去により座板スイッチの復帰移動時には、復帰信号を送信する構成となっている。障害物感知装置１８５の送信機から制御装置１８への信号の送信は、図のような有線方式に限らず、電池を電源として作動する無線方式のものでもよい。また、シャッターカーテン１２の下端部に障害物の接触で移動する座板スイッチを設け、障害物接触時の座板の移動力でガイドレール１３，１４の高さ方向に沿って設けられたテープスイッチを押圧する構成や、テープスイッチから制御装置１８に対し感知信号を有線出力する構成としてもよい。この他、開口部に光電管やＬＥＤ等の投受光センサを設け、画像認識等により障害物を非接触で感知する構成としてもよい。

図２は、図１に示したシャッター装置内の各装置の動作を説明する図である。制御装置１８は、電源供給装置２０から供給された電力により、操作スイッチ１９、障害物感知装置１８５、及び位相センサ１７１からの各信号、並びに非常信号ＢＳに基づいて、電動機１７を制御する。
なお、図２では、制御装置１８以外への商用電源の接続関係については、その図示を省略してある。

電動機１７は、電磁ブレーキ付きの電動機であって、モータ１７ａに、電磁ブレーキ１７ｂが取り付けられている。電磁ブレーキ１７ｂは、シャッターカーテン１２の動作停止時に、モータ１７ａの回転を停止させ、また、モータ１７ａの回転停止中にモータ１７ａを保持して、シャッターカーテン１２の自重により、モータ１７ａが回転するのを防止する。

電動機１７には、電動機１７のモータ１７ａの各相の位相（角度）を検出するための位相センサ１７１が取り付けられている。本実施の形態の位相センサ１７１は、モータ１７ａの各相の電流をそれぞれ検出する３つのホールセンサを有する。各ホールセンサは、ホール効果を利用して、モータ１７ａの各相の電流を検出する。そして、位相センサ１７１は、各ホールセンサの検出結果から、モータ１７ａの各相の位相を６０度毎に検出する。

図３は、本発明の一実施の形態によるシャッター装置の制御装置の回路構成を示す図である。本実施の形態の制御装置１８は、モータ駆動回路１８ａ、ブレーキ駆動回路１８ｂ、ＣＰＵ１８ｃ、及びメモリ１８ｄなどを含んで構成されている。
モータ駆動回路１８ａは、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ：高機能電力用半導体素子）ドライバ等からなり、ＣＰＵ１８ｃの制御により、電源供給装置２０から制御装置１８へ供給された正弦波の交流電力を、電動機１７のモータ１７ａへ通電して、モータ１７ａを駆動する。
ブレーキ駆動回路１８ｂは、ＣＰＵ１８ｃの制御により、電動機１７の電磁ブレーキ１７ｂを駆動する。
ＣＰＵ１８ｃは、モータ駆動回路１８ａに対して、モータ１７ａへの正弦波の交流電力の通電を指令し、その後、位相センサ１７１の検出結果に基づき、モータ１７ａの回転による誘導起電力に応じて、モータ１７ａの駆動の制御を指令する。また、ＣＰＵ１８ｃは、ブレーキ駆動回路１８ｂに対して、電磁ブレーキ１７ｂの作動及び開放を指令する。
メモリ１８ｄには、予め測定された、モータ１７ａの各相の６０度毎の各位相における、モータ１７ａの出力トルクのデータが記憶されている。

図４は、本発明の一実施の形態による、シャッターの上昇開始時の制御装置の動作を示すフローチャートである。制御装置１８のＣＰＵ１８ｃは、まず、操作スイッチ１９からの、シャッターカーテン１２の上昇を指示する開信号が有ったか否かを判断する（ステップ４０１）。開信号が無かった場合、フローの最初に戻る。開信号が有った場合、ＣＰＵ１８ｃは、モータ駆動回路１８ａに対して、モータ１７ａへの正弦波の交流電力の通電を指令する（ステップ４０２）。

ＣＰＵ１８ｃからの指令に応じ、モータ駆動回路１８ａが正弦波の交流電力をモータ１７ａへ通電すると、位相センサ１７１は、モータ１７ａの各相の位相を検出して、検出信号を出力する。ＣＰＵ１８ｃは、位相センサ１７１からの検出信号を入力し（ステップ４０３）、位相センサ１７１が検出したモータ１７ａの各相の位相に基づき、メモリ１８ｄに記憶されたモータ１７ａの出力トルクのデータに応じて、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、モータ１７ａの各相の周期の内のモータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時に決定する（ステップ４０４）。そして、ＣＰＵ１８ｃは、決定した電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻に、ブレーキ駆動回路１８ｂに対して、電磁ブレーキ１７ｂの開放を指令する（ステップ４０５）。これにより、シャッターカーテン１２は、上昇を開始する。

図５は、電磁ブレーキの開放時刻の決定動作の一例を説明する図である。本例は、モータ１７ａへ出力される三相交流電力の周波数が５０Ｈｚ（ヘルツ）であって、周期が２０ｍｓｅｃ（ミリ秒）である例を示している。
図５（ａ）の縦軸は、モータ１７ａのｕ相の電流値を示し、図５（ａ）の横軸は、モータ１７ａのｕ相の位相（角度）を示している。図５（ａ）には、ｕ相の電流の正弦波の波形に、６０度毎の各位相時の位相センサ１７１の検出信号が併記されている。

本例では、図５（ａ）において、モータ１７ａのｕ相の位相が６０度の時、位相センサ１７１の検出信号が“０１０”となる。モータ１７ａのｕ相の位相が１２０度の時、位相センサ１７１の検出信号が“０１１”となる。モータ１７ａのｕ相の位相が１８０度の時、位相センサ１７１の検出信号が“１００”となる。モータ１７ａのｕ相の位相が２４０度の時、位相センサ１７１の検出信号が“１０１”となる。モータ１７ａのｕ相の位相が３００度の時、位相センサ１７１の検出信号が“１１０”となる。そして、モータ１７ａのｕ相の位相が３６０度の時、位相センサ１７１の検出信号が“００１”となる。

一方、図５（ｂ）の縦軸は、モータ１７ａのｕ相の電流値を示し、図５（ｂ）の横軸は、各相の周期が２０ｍｓｅｃである本例における、モータ１７ａのｕ相の一周期内の経過時刻（ｍｓｅｃ）を示している。図５（ｂ）には、ｕ相の電流の正弦波の波形に、図５（ａ）で示した６０度毎の位相センサ１７１の検出信号が追記されている。なお、図５（ｂ）の横軸に記載の数値は、小数点３桁以下が四捨五入されている。

三相交流電力の各相の周期が２０ｍｓｅｃである本例の場合、図５（ａ）に示す位相センサ１７１の検出信号に基づき、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、位相センサ１７１からの検出信号を入力した後（図４のステップ４０３）、モータ１７ａ各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に、モータ１７ａの各相の周期２０ｍｓｅｃの内の、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時の経過時間と、図５（ｂ）に示す位相センサ１７１の検出信号に対応する経過時間との差分の時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定すると、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時に、電磁ブレーキ１７ｂを開放することができる。

例えば、以下、モータ１７ａのｕ相の位相が３６０度の時に、モータ１７ａの出力トルクが所望の値（例えば、最大値、又は所定値以上）となる場合について説明する。この場合、図５（ａ）において、位相センサ１７１の検出信号が“０１０”（ｕ相の位相が６０度）であったとき、図５（ｂ）において、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる、ｕ相の位相が３６０度の時の経過時間「２０．００ｍｓｅｃ」と、位相センサ１７１の検出信号“０１０”に対応する経過時間「３．３３ｍｓｅｃ」との差分の時間は、「１６．６７ｍｓｅｃ」である。従って、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に、この差分の時間「１６．６７ｍｓｅｃ」を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定すると、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時（ｕ相の位相が３６０度の時）に、電磁ブレーキ１７ｂを開放することができる。

あるいは、上述の場合、図５（ａ）において、位相センサ１７１の検出信号が“０１１”（ｕ相の位相が１２０度）であったとき、図５（ｂ）において、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる、ｕ相の位相が３６０度の時の経過時間「２０．００ｍｓｅｃ」と、位相センサ１７１の検出信号“０１１”に対応する経過時間「６．６７ｍｓｅｃ」との差分の時間は、「１３．３３ｍｓｅｃ」である。従って、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に、この差分の時間「１３．３３ｍｓｅｃ」を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定すると、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時（ｕ相の位相が３６０度の時）に、電磁ブレーキ１７ｂを開放することができる。

あるいは、上述の場合、図５（ａ）において、位相センサ１７１の検出信号が“１００”（ｕ相の位相が１８０度）であったとき、図５（ｂ）において、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる、ｕ相の位相が３６０度の時の経過時間「２０．００ｍｓｅｃ」と、位相センサ１７１の検出信号“１００”に対応する経過時間「１０．００ｍｓｅｃ」との差分の時間は、「１０．００ｍｓｅｃ」である。従って、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に、この差分の時間「１０．００ｍｓｅｃ」を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定すると、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時（ｕ相の位相が３６０度の時）に、電磁ブレーキ１７ｂを開放することができる。

あるいは、上述の場合、図５（ａ）において、位相センサ１７１の検出信号が“１０１”（ｕ相の位相が２４０度）であったとき、図５（ｂ）において、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる、ｕ相の位相が３６０度の時の経過時間「２０．００ｍｓｅｃ」と、位相センサ１７１の検出信号“１０１”に対応する経過時間「１３．３３ｍｓｅｃ」との差分の時間は、「６．６７ｍｓｅｃ」である。従って、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に、この差分の時間「６．６７ｍｓｅｃ」を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定すると、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時（ｕ相の位相が３６０度の時）に、電磁ブレーキ１７ｂを開放することができる。

あるいは、上述の場合、図５（ａ）において、位相センサ１７１の検出信号が“１１０”（ｕ相の位相が３００度）であったとき、図５（ｂ）において、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる、ｕ相の位相が３６０度の時の経過時間「２０．００ｍｓｅｃ」と、位相センサ１７１の検出信号“１１０”に対応する経過時間「１６．６７ｍｓｅｃ」との差分の時間は、「３．３３ｍｓｅｃ」である。従って、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に、この差分の時間「３．３３ｍｓｅｃ」を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定すると、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時（ｕ相の位相が３６０度の時）に、電磁ブレーキ１７ｂを開放することができる。

あるいは、上述の場合、図５（ａ）において、位相センサ１７１の検出信号が“００１”（ｕ相の位相が３６０度）であったとき、図５（ｂ）において、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる、ｕ相の位相が３６０度の時の経過時間「２０．００ｍｓｅｃ」と、位相センサ１７１の検出信号“００１”に対応する経過時間「２０．００ｍｓｅｃ」との差分の時間は、「０．００ｍｓｅｃ」である。従って、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に、この差分の時間「０．００ｍｓｅｃ」を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定すると、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時（ｕ相の位相が３６０度の時）に、電磁ブレーキ１７ｂを開放することができる。

本例では、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を決定する際、モータ１７ａの各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に加算する差分の時間は、以下の通りである。
（１）位相センサ１７１の検出信号に対応する経過時間が「３．３３ｍｓｅｃ」の時は、「１６．６７ｍｓｅｃ」。
（２）位相センサ１７１の検出信号に対応する経過時間が「６．６７ｍｓｅｃ」の時は、「１３．３３ｍｓｅｃ」。
（３）位相センサ１７１の検出信号に対応する経過時間が「１０．００ｍｓｅｃ」の時は、「１０．００ｍｓｅｃ」。
（４）位相センサ１７１の検出信号に対応する経過時間が「１３．３３ｍｓｅｃ」の時は、「６．６７ｍｓｅｃ」。
（５）位相センサ１７１の検出信号に対応する経過時間が「１６．６７ｍｓｅｃ」の時は、「３．３３ｍｓｅｃ」。
（６）位相センサ１７１の検出信号に対応する経過時間が「２０．００ｍｓｅｃ」の時は、「０．００ｍｓｅｃ」。
即ち、モータ１７ａの各相の周期２０ｍｓｅｃの倍数の所定時間に加算する差分の時間は、モータ１７ａの各相の周期を６等分に分割したときの６つの異なる経過時間のいずれかとなっている。

以上、モータ１７ａのｕ相の位相が３６０度の時に、モータ１７ａの出力トルクが所望の値（例えば、最大値、又は所定値以上）となる場合について説明したが、モータ１７ａのｕ相の位相が６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度の時に、それぞれ、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる場合にも、同様の手順によって、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、モータ１７ａの各相の周期の内のモータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時に決定することができる。また、モータ１７ａのｕ相に限らず、モータ１７ａのｖ相、ｗ相についても、同様である。

なお、図５は、モータ１７ａへ出力される三相交流電力の周波数が５０Ｈｚであって、周期が２０ｍｓｅｃである例を示しているが、モータ１７ａへ出力される三相交流電力の周波数が６０Ｈｚであって、周期が１６．６６６…ｍｓｅｃである場合も、同様の手順によって、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻を、モータ１７ａの各相の周期の内のモータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時に決定することができる。

以上説明した実施の形態によれば、モータ駆動回路１８ａが、正弦波の交流電力をモータ１７ａへ通電して、モータ１７ａを駆動し、ＣＰＵ１８ｃが、モータ１７ａの回転による誘導起電力に応じて、モータ駆動回路１８ａに対して、モータ１７ａの駆動の制御を指令するので、センサレス制御方式を用いたモータ１７ａの正弦波制御により、シャッターカーテン１２の動作中のモータ１７ａの動作音が抑えられる。
そして、図４において、モータ１７ａの回転開始時、ＣＰＵ１８ｃが、モータ駆動回路１８ａに対して、正弦波の交流電力のモータ１７ａへの通電を指令した後（ステップ４０２）、位相センサ１７１が検出したモータ１７ａの各相の位相に基づき（ステップ４０３）、電磁ブレーキ１７ｂを開放する時刻を、モータ１７ａの各相の周期の内のモータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時に決定して（ステップ４０４）、ブレーキ駆動回路１８ｂに対して、電磁ブレーキ１７ｂの開放を指令する（ステップ４０５）ので、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時に、電磁ブレーキ１７ｂが開放されてモータ１７ａが回転を開始し、モータ１７ａの起動特性が良くなる。

また、ＣＰＵ１８ｃが、電磁ブレーキ１７ｂを開放する時刻を、モータ１７ａの各相の周期の倍数の所定時間に、モータ１７ａの各相の周期の内の、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時の経過時間と、位相センサ１７１が検出した、モータ１７ａの各相の位相の検出結果に対応する経過時間との差分の時間を加算した、合計の時間が経過する時刻とするので、電磁ブレーキ１７ｂを開放する時刻を、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時に決定することができる。

さらに、位相センサ１７１が、電動機１７のモータ１７ａの各相の電流をそれぞれ検出する３つのホールセンサを有し、モータ１７ａの各相の位相を６０度毎に検出するので、ＣＰＵ１８ｃは、位相センサ１７１の検出結果に基づき、モータ１７ａの各相の周期の倍数の所定時間に加算する時間として、モータ１７ａの各相の周期を６等分に分割したときの６つの異なる経過時間のいずれかを選択することにより、電磁ブレーキ１７ｂを開放する時刻を、容易に決定することができる。

次に、図６は、本発明の他の実施の形態による、シャッターの上昇開始時の制御装置の動作を示すフローチャートである。ステップ６０１～６０３は、図４のステップ４０１～４０３と同様である。
ステップ６０３において、位相センサ１７１からの検出信号を入力した後、ＣＰＵ１８ｃは、メモリ１８ｄに記憶されたモータ１７ａの出力トルクのデータに応じて、位相センサ１７１の検出信号が示すモータ１７ａの各相の位相が、モータ１７ａのｕ相の一周期内の、モータ１７ａの出力トルクが所望の値（例えば、最大値、又は所定値以上）となるときの位相であるか否かを判断する（ステップ６０４）。モータ１７ａの出力トルクが所望の値となるときの位相でない場合、ステップ６０３へ戻る。

位相センサ１７１の検出信号が示すモータ１７ａの各相の位相が、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となるときの位相である場合、ＣＰＵ１８ｃは、電磁ブレーキ１７ｂを開放する時刻を、モータ１７ａの各相の周期の倍数の所定時間に、位相センサ１７１がモータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時の位相を検出した時の経過時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定する（ステップ６０５）。そして、ＣＰＵ１８ｃは、決定した電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻に、ブレーキ駆動回路１８ｂに対して、電磁ブレーキ１７ｂの開放を指令する（ステップ６０６）。

図６に示した実施の形態によれば、位相センサ１７１が、モータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時の位相を検出するまで、モータ１７ａの各相の位相の検出を繰り返す（ステップ６０３～６０４）ので、ＣＰＵ１８ｃは、電磁ブレーキ１７ｂを開放する時刻を、モータ１７ａの各相の周期の倍数の所定時間に、位相センサ１７１がモータ１７ａの出力トルクが所望の値となる時の位相を検出した時の経過時間を加算するだけの、簡単な演算で容易に決定する（ステップ６０５）ことができる。

なお、電磁ブレーキ１７ｂの開放時刻は、以上説明した例に限らず、位相センサ１７１が検出したモータ１７ａの各相の位相に基づき、電磁ブレーキ１７ｂの開放時の作動時間なども考慮して、適切に決定することができる。

本発明の開閉体装置としては、例えば、シャッター装置、窓シャッター装置、ブラインド装置、ロールスクリーン装置、垂れ幕装置、移動間仕切装置、引き戸装置、開き戸装置、折れ戸装置、門扉装置、オーニング装置、防水板装置などにも適用可能である。

１０…開閉体装置
１１…シャッターケース
１２…シャッターカーテン
１３，１４…ガイドレール
１５…巻取シャフト
１６…チェーン
１７…電動機
１７ａ…モータ
１７ｂ…電磁ブレーキ
１７１…位相センサ
１８…制御装置
１８ａ…モータ駆動回路
１８ｂ…ブレーキ駆動回路
１８ｃ…ＣＰＵ
１８ｄ…メモリ
１８５…障害物感知装置
１９…操作スイッチ
１９Ａ…上昇（開）ボタン
１９Ｂ…停止（停）ボタン
１９Ｃ…下降（閉）ボタン
２０…電源供給装置

Claims (8)

1. 開口部の周縁部に設けられた開閉手段と、
   前記開閉手段を電動で動作させる開閉機としての、電磁ブレーキ付きの電動機と、
   前記電動機を駆動して、前記開閉手段の動作を電動で制御する制御手段と、
   前記電動機の各相の位相を検出する検出手段とを備え、
   前記制御手段は、正弦波の交流電力を前記電動機へ通電して、前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、前記電磁ブレーキを駆動するブレーキ駆動手段と、前記電動機駆動手段及び前記ブレーキ駆動手段の動作を指令する処理手段とを有し、
   前記処理手段は、前記電動機の回転開始時、前記電動機駆動手段に対して、前記電動機への正弦波の交流電力の通電を指令した後、前記検出手段の検出結果に基づき、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の内の前記電動機のトルクが所望の値となる時に決定して、前記ブレーキ駆動手段に対して、前記電磁ブレーキの開放を指令し、その後、前記電動機の回転による誘導起電力に応じて、前記電動機駆動手段に対して、前記電動機の駆動の制御を指令することを特徴とする開閉体装置。
2. 請求項１に記載の開閉体装置において、前記処理手段は、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、前記電動機の各相の周期の内の、前記電動機のトルクが所望の値となる時の経過時間と、前記検出手段の検出結果に対応する経過時間との差分の時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することを特徴とする開閉体装置。
3. 請求項２に記載の開閉体装置において、前記検出手段は、前記電動機の各相の電流をそれぞれ検出する３つのホールセンサを有し、前記電動機の各相の位相を６０度毎に検出し、
   前記処理手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、当該周期を６等分に分割したときの６つの異なる経過時間のいずれかを加算して決定することを特徴とする開閉体装置。
4. 請求項１に記載の開閉体装置において、前記検出手段は、前記電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出するまで、前記電動機の各相の位相の検出を繰り返し、
   前記処理手段は、前記検出手段の検出結果に基づき、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、前記検出手段が前記電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出した時の経過時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することを特徴とする開閉体装置。
5. 開口部の周縁部に設けられた開閉手段と、
   前記開閉手段を電動で動作させる開閉機としての、電磁ブレーキ付きの電動機と、
   前記電動機を駆動して、前記開閉手段の動作を電動で制御する制御手段とを備えた開閉体装置の制御方法であって、
   前記制御手段に、正弦波の交流電力を前記電動機へ通電して、前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、前記電磁ブレーキを駆動するブレーキ駆動手段と、前記電動機駆動手段及び前記ブレーキ駆動手段の動作を指令する処理手段とを設け、
   前記電動機の各相の位相を検出する検出手段を設け、
   前記処理手段により、前記電動機の回転開始時、前記電動機駆動手段に対して、前記電動機への正弦波の交流電力の通電を指令した後、前記検出手段の検出結果に基づき、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の内の前記電動機のトルクが所望の値となる時に決定して、前記ブレーキ駆動手段に対して、前記電磁ブレーキの開放を指令し、その後、前記電動機の回転による誘導起電力に応じて、前記電動機駆動手段に対して、前記電動機の駆動の制御を指令することを特徴とする開閉体装置の制御方法。
6. 請求項５に記載の開閉体装置の制御方法において、前記処理手段により、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、前記電動機の各相の周期の内の、前記電動機のトルクが所望の値となる時の経過時間と、前記検出手段の検出結果に対応する経過時間との差分の時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することを特徴とする開閉体装置の制御方法。
7. 請求項６に記載の開閉体装置の制御方法において、前記検出手段に、前記電動機の各相の電流をそれぞれ検出する３つのホールセンサを設け、前記電動機の各相の位相を６０度毎に検出し、
   前記処理手段により、前記検出手段の検出結果に基づき、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、当該周期を６等分に分割したときの６つの異なる経過時間のいずれかを加算して決定することを特徴とする開閉体装置の制御方法。
8. 請求項５に記載の開閉体装置の制御方法において、前記検出手段により、前記電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出するまで、前記電動機の各相の位相の検出を繰り返し、
   前記処理手段により、前記検出手段の検出結果に基づき、前記電磁ブレーキを開放する時刻を、前記電動機の各相の周期の倍数の所定時間に、前記検出手段が前記電動機のトルクが所望の値となる時の位相を検出した時の経過時間を加算した、合計の時間が経過する時刻と決定することを特徴とする開閉体装置の制御方法。

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