JP3575895B2 - モータの回転異常検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転異常検出装置に関し、例えばファンモータ、すなわち発熱する部品を内蔵する電子機器や装置などを冷却するファンモータであって、該モータのなんらかの原因で回転の低下または停止により、前記機器や装置の異常な温度上昇を未然に防ぐため、該モータの回転が所定の回転数以下になったとき、警報信号を出力する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のモータの回転異常検出装置については、図８の基本構成図に示すものがある。
図８によれば、該モータの回転異常検出装置は、モータＭの回転数を検出する回転検出器１と、該回転検出器１からの検出信号により、１回転あたり、所定の繰り返し周期で所定の数のパルス信号を発生するパルス発生回路２と、該パルス発生回路２からのパルス信号により、前記パルスの数に相当する数の三角波信号を発生する三角波発生回路３と、該三角波発生回路３から出力される三角波信号の振幅値が、ある基準値Ｖを超えたとき、警報信号を出力する比較回路４とからなっている。
【０００３】
図８において、モータＭの回転数が低下すると、パルス発生回路２からのパルス信号の発生間隔が広がり、三角波発生回路３から出力される三角波信号の振幅値は上昇する。このため、三角波信号の振幅値が定められた基準値Ｖを超えたとき、前記比較回路４により警報信号を出力して、前記モータＭの回転数の異常低下を検出するというものである。
しかし、前記装置では、モータＭの起動の際には、当初、回転数が低い状態があるため、一瞬、警報信号を発生してしまう。
【０００４】
この点を改良し、電源に並列に接続された充電回路を前記比較回路４に組み合わせ、電源が投入された後、一定時間だけ警報信号を出力しないようにした技術が開示されている。（特開平４−２７１２９３号公報）
【０００５】
また、図９に示すように、図８の基本構成の回転異常検出装置の警報信号出力ｐを、さらに、充電回路５で蓄積し、前記警報信号ｐがある程度持続したことを比較回路６で検出して、警報信号ｒを外部に出力している。この図９に示す回転異常検出装置でも、モータ起動の際の警報信号ｒの発生を防止することができる。
ここで使用されている回転検出器１は、４個の抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒｍ からなるブリッジ回路で、特に抵抗器Ｒｍは、モータＭの回転子を通る漏洩磁束が、該抵抗器Ｒｍを横切るときにその抵抗値が減少するという磁気抵抗効果を利用したものである。なお、Ｖ０は直流電源電圧、Ｖ１は第１の基準値、Ｖ２は第２の基準値である。（実公平２−２６２２０ 号公報）
また、図１０は、図９に示す構成の各部の動作を示す波形図である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特開平４−２７１２９３号公報に記載された技術では、モータ起動時に一定時間、警報信号を出力しないように構成されているものの、回転が一定値に達した後の回転異常検出については、図８の基本構成のものと同じく、三角波信号の振幅値を定められた基準値と比較する構成になっている。
しかしながら、図８の基本構成のものは、外来ノイズに弱いという問題点がある。すなわち、前記比較回路４に演算増幅器を用いているため、入力抵抗が非常に大きく、小さな電流信号でも扱えるという利点があるが、反面、外来ノイズのような電源電圧の異常な変動もそのまま、検出してしまうという問題点があった。つまり、ノイズにより誤動作してしまうおそれがあった。
【０００７】
他方、前記実公平２−２６２２０ 号公報に記載された技術では、警報信号ｐがある程度持続した後、外部に出力するため、連続してノイズが侵入しない限り、誤って警報信号ｒを出力するようなことはない。しかし、モータＭの１回転中に一定周期で発生する三角波信号ｎのうち、定められた基準値Ｖ１を超える部分だけを警報として取り出し、蓄積するため、次のような問題点があった。
【０００８】
すなわち、図１０に示すように、三角波発生回路（充放電回路）３からの三角波信号ｎは、モータＭの回転数が低いほど、該三角波信号ｎの振幅値の基準値Ｖ１を超える部分の時間は長くなり、警報信号ｒを外部に出力するまでの時間が一定ではないという問題点があった。つまり、実公平２−２６２２０ 号公報に記載された技術構成では、モータ起動時に警報信号を出力させないためには、取り出した警報信号ｐの蓄積量を大きくしなければならず、その結果、異常を検出する回転数付近で、モータＭが回転し続けた場合、警報信号ｒを出力させるまでに長時間を要するという問題点があった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、モータの起動時や、外来ノイズによる誤動作時における回転異常警報の発生を防止するとともに、定常運転中のモータの回転数低下を検出して、警報信号を出力させるモータの回転異常検出装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ブラシレスファンモータに好適なモータの回転異常検出装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、モータの回転を検出する回転検出手段と、該回転検出手段からの検出信号により、１回転あたり、所定の繰り返し周期で所定の数のパルス信号を発生するパルス発生回路と、該パルス発生回路からのパルス信号により、前記パルスの数に相当する数の三角波信号を発生する三角波発生回路と、該三角波発生回路から出力される三角波信号の振幅値が、ある基準値を超えたとき、警報信号を出力する比較回路とからなる装置において、次のとおりである。
【００１２】
（１） 前記三角波発生回路と前記比較回路との間に、前記モータの回転の低下に対応して前記三角波信号の周期が長くなり、三角波出力信号の振幅値が第１の基準値を超えたとき、少なくとも異常検出回転数に相当する該三角波信号の周期より長い一定パルス長のパルス信号を発生する比較・単安定マルチバイブレータ回路と、該比較・単安定マルチバイブレータ回路からのパルス信号を蓄積するコンデンサとを挿入し、該コンデンサに蓄積された電圧を前記比較回路に入力させ、該蓄積電圧が、該比較回路により、第２の基準値を超えたとき警報信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
（２） 前記（１）において、前記回転検出手段が、モータ回転軸に固着され、周方向に、互いに異極同士が隣り合うように配設された複数の磁石の磁束を、ホール素子により検出するものであることを特徴とする。
【００１４】
（３） 前記（１）において、前記回転検出手段が、モータ回転軸に固着され、周方向に、互いに異極同士が隣り合うように配設された複数の磁石の磁束を、コイルにより検出するものであることを特徴とする。
【００１５】
（４） 前記（１）において、前記モータがブラシレスモータであり、前記回転検出手段が、前記モータの固定子巻線への電流をＯＮ、ＯＦＦするスイッチング素子の駆動信号を基に検出するものであることを特徴とする。
【００１６】
以上のように構成されたモータの回転異常検出装置によれば、図２に示すように、前記三角波発生回路からの三角波出力信号ｄの振幅値が第１の基準値Ｖ１を超えたとき、前記モータの回転の低下に対応して長くなった前記三角波信号ｄの周期より長い、常に一定パルス幅のパルス信号ｅを発生するするため、モータ回転数が異常検出回転数付近の回転数でも、図５に示す回転停止時でも、該モータの回転数によらず、一定の速さでパルス信号ｅが蓄積されることになり、警報信号ｇを出力するまでの時間を一定にすることができる。
【００１７】
図４に示すモータの起動時においても、警報信号を出力するまでの時間は一定であるため、起動時における警報信号の発生を防止する時間を容易に設定（第２の基準値Ｖ２により設定）することができる。また、外来ノイズにより、一時的に前記パルスが出力されても、該パルスの蓄積は不十分であり、警報信号を出力することはない。
【００１８】
【発明の実施の態様】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の態様を例示的に詳しく説明する。図１および図２は、本発明のモータの回転異常検出装置の一実施例を示し、図１はその構成図、図２は、モータが、定常運転から回転数が低下したときの各部の動作を示す波形図である。これらの図において、図８と同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１９】
図１において、１１ａは、モータＭの回転軸に固着された回転磁石、１１ｂは該回転磁石１１ａの磁束を検出するホール素子で、前記回転磁石１１ａとホール素子１１ｂとで回転検出器１１を構成する。前記回転磁石１１ａは、前記モータ回転軸の周方向に、互いに異極同士が隣り合うように配設された複数（本実施例では、４個）の磁石からなる。
パルス発生回路１２は、演算増幅器１２ａと微分回路１２ｂとからなっている。
そして、３は三角波発生回路、１３は比較・単安定マルチバイブレータ回路、Ｖ１は第１の基準値、１４はコンデンサ、４は比較回路、Ｖ２は第２の基準値である。
【００２０】
モータＭの回転軸と一体的に回転する回転磁石１１ａの各磁極からの磁束を、前記ホール素子１１ｂで電圧信号ａに変換する。このホール素子１１ｂから出力される電圧信号ａは、複数の磁極の回転に応じて、＋、−に変化する。この電圧信号ａは、前記演算増幅器１２ａでパルスに変換される。すなわち、ホール素子１１ｂの出力は、＋のとき、前記演算増幅器１２ａが出力し、−のとき、前記演算増幅器１２ａは出力しないため、前記回転磁石１１ａの回転に応じて、矩形波信号ｂを発生する。
【００２１】
本実施例では、４個の磁極を有する回転磁石１１ａを使用し、モータの回転軸の１回転あたり、２回、矩形波信号ｂを発生させている。この矩形波信号ｂを前記微分回路１２ｂで微分すると、パルス幅の小さいパルス信号ｃが２回発生する。
【００２２】
このパルス信号ｃを前記三角波発生回路３に入力すると、その出力に三角波信号ｄが発生する。
前記三角波発生回路３は、例えば、抵抗器を介して接続されたコンデンサの端子間を、前記パルス信号ｃにより駆動されるトランジスタで放電するような回路で形成できる一種ののこぎり波発生回路である。。
【００２３】
次いで、前記三角波発生回路３で発生した三角波信号ｄを、比較回路１３ａと単安定マルチバイブレータ回路１３ｂとからなる比較・単安定マルチバイブレータ回路１３に入力して、抵抗分割により設定した第１の基準値Ｖ１（電圧値）と比較回路１３ａで比較する。そして、前記三角波信号ｄの振幅値が前記第１の基準値Ｖ１を超えたときに、単安定マルチバイブレータ回路１３ｂを動作させ、モータＭの回転数の低下、すなわち、低下する回転数に対応して前記三角波信号ｄの周期を長くさせるとともに、少なくとも異常検出回転数に相当する該三角波信号ｄの周期より長い一定パルス幅のパルス信号ｅを発生させる。
【００２４】
前記単安定マルチバイブレータ回路１３ｂとは、パルス信号を受けると一定パルス幅のパルス信号を発生する回路で、本実施例の場合、例えば、図３に示すよな演算増幅器１３ｃの出力を、コンデンサ１３ｄを介して入力側に帰還させ、抵抗器１３ｅにより放電させることで、定められた時間、入力端を前記第１の基準値Ｖ１（電圧値）より高いレベルに維持し、パルス状の出力信号ｅを得るようにしている。ただし、図１３ｂの回路構成は、入力側にコンデンサ１３ｄが接続されているため、内部抵抗が低下し、小さな電流信号で動作するという用途には適していない。そのため、前段に比較回路１３ａを設けて、第１の基準値Ｖ１との比較結果を、より大きな電流信号に変換している。
【００２５】
次に、前記比較・単安定マルチバイブレータ回路１３からの前記一定パルス幅のパルス信号ｅを、コンデンサ１４に充電させ、該コンデンサ１４の端子間の電圧ｆを前記比較回路４に入力して、抵抗分割により設定した第２の基準値Ｖ２（電圧値）と該比較回路４で比較し、前記コンデンサ１４の端子間電圧ｆが前記第２の基準値Ｖ２を超えたとき、前記比較回路４から出力を発生させる。この出力が警報信号ｇの出力である。
【００２６】
図２は、モータが定常運転中、ある時点から回転数が低下した場合、図１の構成の各部の信号を示したものであり、回転が低下すると、三角波信号ｄの振幅値は高くなり、その振幅値が前記比較回路１３ａの第１の基準値Ｖ１を超えると、前記単安定マルチバイブレータ回路１３ｂが動作し、信号ｅに示す一定パルス幅のパルス信号を出力する。
前記パルス信号ｅのパルス幅は、少なくとも異常検出回転数に相当するパルス幅より長いため、次の三角波信号ｄが第１の基準値Ｖ１を下回る間も信号ｅを出力し続け、信号ｆに示すコンデンサ１４の端子間電圧を上昇させる。
【００２７】
前記コンデンサ１４の端子間電圧ｆが第２の基準値Ｖ２を超えたときは、前記信号ｆの比較回路４は信号ｇに示すように警報信号を出力する。
なお、外来ノイズにより、誤動作した場合は、断続的な動作となり、前記コンデンサ１４の端子間電圧ｆは、前記第２の基準値Ｖ２を超えることはなく、警報信号ｇは出力されない。
【００２８】
図４は、モータが起動時の場合、図１の構成の各部の信号を示したものであり、前記ノイズによる誤動作の場合と同じく、信号ｆに示す前記コンデンサ１４の端子間電圧が、前記第２の基準値Ｖ２を下回っているうちに、回転は正常状態に達するため、前記コンデンサ１４への信号ｅは途絶えて、前記端子間電圧ｆは次第に低下し、警報信号ｇを出力することはない。
【００２９】
図５は、モータが定常運転中のある時点から回転が停止した場合の、図１の構成の各部の信号を示したものである。
図９に示す従来の回路構成では、図１０の中の三角波信号ｎが第１の基準値Ｖ１（電圧値）を超えた部分だけを信号ｐとして、充電回路５に充電していたため、異常検出回転数付近では、警報信号ｒを出力するまで長い時間を要する反面、停止の場合は、該充電回路５は急速に充電され、短時間のうちに警報信号ｒを出力してしまった。
しかし、本実施例では、前記異常検出回転数を下回った場合、その回転数によらず、信号ｆに示す前記コンデンサ１４の端子間電圧ｆは、一定の速さで上昇するため、回転が停止した場合でも、同じ時間間隔後に、警報信号ｇを出力する。
【００３０】
以上、本実施例では、モータの回転検出を前記ホール素子１１ｂで行ったものであるが、図６に示すように、回転磁石１１ａの周方向に、互いに異極同士が隣り合うように配設された複数の磁石を、コイル２１ｂで検出することで、１回転中に定められた数の三角波信号ｄを発生させてもよい。
【００３１】
また、直流電源Ｅで動作するブラシレスファンモータの中には、固定子巻線３１ａ，３１ｂを流れる電流を交互に切り換える駆動回路３２を有するものがあり、図７に示すように前記固定子電流をスイッチングする素子Ｔａ，Ｔｂへの駆動信号ｈを利用して、１回転中に定められた数の三角波信号ｄを発生することもできる。
【００３２】
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のモータの回転異常検出装置によれば、請求項１ないし３について、前記三角波発生回路と前記比較回路との間に、前記モータの回転の低下に対応して前記三角波信号の周期が長くなり、三角波出力信号の振幅値が第１の基準値を超えたとき、異常検出回転数に相当する該三角波信号の周期より長い一定パルス長のパルス信号を発生する比較・単安定マルチバイブレータ回路と、該比較・単安定マルチバイブレータ回路からのパルス信号を蓄積するコンデンサとを挿入し、該コンデンサに蓄積された電圧を前記比較回路に入力させ、該蓄積電圧が、該比較回路により、第２の基準値を超えたとき警報信号を出力するので、モータの起動時や、外来ノイズによる誤動作時における回転異常警報の発生を防止するとともに、定常運転中のモータの回転数の低下を検出して、警報信号を出力させることができる。
【００３４】
本発明のモータの回転異常検出装置によれば、請求項４については、モータとして、ブラシレスモータ、特に、発熱する部品を有する電子機器や装置などを冷却するファンモータに適用するとともに、前記回転検出手段が、前記モータの固定子巻線への電流をＯＮ、ＯＦＦするスイッチング素子の駆動信号を基に検出するので、該モータの定常運転中のモータの回転数の低下を検出して、警報信号を出力させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータの回転異常検出装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】モータが、定常運転から回転数が低下したときの各部の動作を示す波形図である。
【図３】本実施例のなかの比較・単安定マルチバイブレータ回路の一例を示す構成図である。
【図４】モータが、停止状態から起動したときの各部の動作を示す波形図である。
【図５】モータが、定常運転から停止したときの各部の動作を示す波形図である。
【図６】本実施例のモータの回転異常検出装置の他の例を示す構成図である。
【図７】本実施例のモータの回転異常検出装置のさらに他の例を示す構成図である。
【図８】従来のモータの回転異常検出装置を示す基本構成図である。
【図９】他の従来のモータの回転異常検出装置を示す構成図である。
【図１０】図９に示す構成の各部の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
１，１１ 回転検出器
２，１２ パルス発生回路
３ 三角波発生回路
４，１３ａ 比較回路
１１ａ 回転磁石
１１ｂ ホール素子
１３ 比較・単安定マルチバイブレータ回路
１３ｂ 単安定マルチバイブレータ回路
１４ コンデンサ
２１ｂ コイル
３１ａ，３１ｂ 固定子巻線
Ｍ モータ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒｍ 抵抗器
Ｖ１ 第１の基準値
Ｖ２ 第２の基準値
Ｔａ，Ｔｂ スイッチング素子
ａ 検出信号（電圧信号）
ｂ 矩形波信号
ｃ，ｅ パルス信号
ｄ 三角波信号
ｆ コンデンサ１４の端子間電圧信号
ｇ 警報信号
ｈ スイッチング素子Ｔａ，Ｔｂの駆動信号

Claims (4)

1. モータの回転を検出する回転検出手段と、該回転検出手段からの検出信号により、１回転あたり、所定の繰り返し周期で所定の数のパルス信号を発生するパルス発生回路と、該パルス発生回路からのパルス信号により、前記パルスの数に相当する数の三角波信号を発生する三角波発生回路と、該三角波発生回路から出力される三角波信号の振幅値が、ある基準値を超えたとき、警報信号を出力する比較回路とからなる装置において、
   前記三角波発生回路と前記比較回路との間に、前記モータの回転の低下に対応して前記三角波信号の周期が長くなり、三角波出力信号の振幅値が第１の基準値を超えたとき、少なくとも異常検出回転数に相当する該三角波信号の周期より長い一定パルス長のパルス信号を発生する比較・単安定マルチバイブレータ回路と、該比較・単安定マルチバイブレータ回路からのパルス信号を蓄積するコンデンサとを挿入し、該コンデンサに蓄積された電圧を前記比較回路に入力させ、該蓄積電圧が、該比較回路により、第２の基準値を超えたとき警報信号を出力することを特徴とするモータの回転異常検出装置。
2. 前記回転検出手段が、モータ回転軸に固着され、周方向に、互いに異極同士が隣り合うように配設された複数の磁石の磁束を、ホール素子により検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のモータの回転異常検出装置。
3. 前記回転検出手段が、モータ回転軸に固着され、周方向に、互いに異極同士が隣り合うように配設された複数の磁石の磁束を、コイルにより検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のモータの回転異常検出装置。
4. 前記モータがブラシレスモータであり、前記回転検出手段が、前記モータの固定子巻線への電流をＯＮ、ＯＦＦするスイッチング素子の駆動信号を基に検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のモータの回転異常検出装置。

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