JP4006875B2 - モータ保護装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの異常回転時におけるモータ及びその周辺の機器を保護するモータ保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ保護装置としては、特開平８−１４９８７８号公報に記載されたものが知られている。図３にその実施例を引用図示し、動作について説明する。図３において、４０１は発振器であり、セラミック振動子や水晶振動子などで構成されており、発振器４０１の出力を分周器４０２で分周し、速度制御部４０３に入力する。一方、モータの回転数をパルスとして検出し（以下、ＦＧ周波数）、それが速度制御部４０３に入力される。
【０００３】
発振器４０１の出力した周波数を分周した周波数とＦＧ周波数４０４は、速度制御部においてその位相が比較され、その結果を制御部４０５に入力する。
【０００４】
制御部４０５では、速度制御部４０３より得られた結果を基にして、回転数が低いときにはモータに流す電流を増加し、また、回転数が高いときにはモータに流す電流を減少させるように制御する。
【０００５】
ホール素子４０６は、その出力によりロータの磁極位置検出を行っている。
制御部４０５は、ホール素子４０６によって検出したロータの位置により、どの相に電流を流すかを判断し、その結果と、先ほど決定した出力電流の加減値とを波形合成して、出力アンプ４０７に入力する。出力アンプ４０７では、入力された波形を増幅し、モータ４０８を駆動する。
【０００６】
また、電流リミッタ４０９は、モータ４０８に流す電流値をモニタしていて、制御部４０５が電流を過剰に流そうとしたときにある電流値で出力を制限させる目的で設定されている。
【０００７】
また、１０１は、時間を計時するための手段であるカウンタであり、このカウンタ１０１はモータ４０８が所定回転数で回転しているときは、動作していないものとする。モータ４０８が何らかの原因で拘束された時、電流リミッタ４０９がかかりはじめ、電流リミッタ４０９が動作するとともに、カウンタ１０１はカウントを開始する。
【０００８】
カウンタ１０１にはカウント値設定部１０３において、あらかじめ所望の時間が設定できるようになっていて、モータが拘束されてからカウンタに設定してある時間分だけ、モータに出力し続けることが可能となっている。このカウンタに設定する時間は、モータ４０８の起動時間よりも長く設定しておくことが重要である。なぜなら、モータ起動時には定常回転よりもかなり大きな電流が流れ、電流リミッタに設定した電流値が低い場合などは、モータ起動直後にモータへ出力が遮断されてしまう可能性があるからである。
【０００９】
ＡＮＤ回路１０２に入力された電流リミッタ４０９の出力とカウンタ１０１の出力がともにハイレベルの時のみ、制御部４０５の出力を停止するように制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、モータの拘束状態という１種類の異常状態を検出してモータを保護することは可能であるが、モータが暴走した場合には対応できない。また、モータが設定回転数に達した後のモータの拘束や暴走などの異常状態においてもカウンタ１０１で設定された起動時間より長い計数時間の間はモータに電流が流れることとなり、無駄な消費電力を生じ、またその期間に生ずるトルクのためにモータ及びその周辺機器へ悪影響を及ぼすため、モータの回転数が著しく低下した場合には、直ちにモータへの通電を遮断したいという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、モータの様々な異常状態に対してモータを保護するとともに、一度モータが設定回転数に達した後に異常状態へ遷移した場合には、即座にモータを停止するというモータ保護装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、モータの速度誤差信号の幅により、モータの異常状態を検出し、モータへの通電を遮断するとともに、一度設定回転数となった後の拘束状態への遷移に関しては、位置検出器の出力が設定された計数時間以上、すなわちモータの回転が著しく低下した場合には、直ちにモータへの通電を遮断するという特徴を有したものである。
【００１３】
これにより、拘束から暴走までのあらゆるモータの異常状態において、モータへの通電が遮断されるため、モータの保護を可能とし、また、一度モータが設定回転数に達した後に、回転数が著しく低下した場合には、直ちにモータへの通電が遮断されるため、無駄な時間モータへの通電を押さえることができるため、低消費電力となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、モータの回転数をパルスにて検出する速度検出器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、前記速度検出器の出力パルスのエッジに同期して基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号を出力するカウンタと、前記速度検出器のパルスと前記カウント終了信号とに基づいて、前記モータの回転数が設定回転数よりも速く回転することを示すファースト信号及び前記モータの回転数が設定回転数よりも遅く回転することを示すスロー信号とよりなる速度誤差信号を出力する速度比較器と、前記速度誤差信号に応じて前記モータの回転数を制御するトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令に応じてモータに印加する電圧を調整してモータを駆動する駆動部と、前記速度誤差信号のパルス幅を前記基準クロックにてカウントし、あらかじめ設定されたカウント値以内の場合にロック信号を出力し、カウント値以上の場合にアンロック信号を出力するロック検出器と、前記アンロック信号が出力されている間動作する計数時間がモータの起動時間よりも長く設定された第１のモータ保護カウンタと、モータ起動後に前記ロック検出器の出力がアンロック信号からロック信号に変化したはじめての信号を検出するファーストトリガ検出器と、前記モータのロータ位置を検出する位置検出器と、前記ファーストトリガ検出器の信号入力後に動作し、前記位置検出器の出力をカウントする計数時間がモータの回転数が設定回転数よりも著しく低下した時の位置検出器の出力に相当する時間に設定された第２のモータ保護カウンタよりなり、前記ロック検出器がアンロック信号を出力してモータの異常回転を検出し、前記第１のモータ保護カウンタが動作し、設定した計数時間になるか、もしくは前記第２のモータ保護カウンタにより、前記位置検出器の出力が設定した計数時間以上の回転数低下を検出したときには、前記モータへの通電を遮断することを特徴としたモータ保護装置である。
【００１５】
これにより、モータが拘束状態及び暴走状態のどちらの異常状態に対しても、モータへの通電を遮断し、モータ及びその周辺機器を保護できるとともに、モータが設定回転数に達した後に、前記位置検出器の出力が前記第２のモータ保護カウンタで設定された計数時間以上の回転数低下を検出した場合には、直ちにモータへの通電を遮断するため、無駄な通電をおさえることができるという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、モータの回転数をパルスにて検出する速度検出器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、前記速度検出器の出力パルスのエッジに同期して基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号を出力するカウンタと、前記速度検出器のパルスと前記カウント終了信号とに基づいて、前記モータの回転数が設定回転数よりも速く回転することを示すファースト信号及び前記モータの回転数が設定回転数よりも遅く回転することを示すスロー信号とよりなる速度誤差信号を出力する速度比較器と、前記速度誤差信号に応じて前記モータの回転数を制御するトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令に応じてモータに印加する電圧を調整してモータを駆動する駆動部と、前記速度誤差信号のパルス幅を前記基準クロックにてカウントし、あらかじめ設定されたカウント値以内の場合にロック信号を出力し、カウント値以上の場合にアンロック信号を出力するロック検出器と、前記モータ起動後に前記ロック検出器の出力がアンロック信号からロック信号に変化したはじめての信号を検出するファーストトリガ検出器と、前記アンロック信号が出力されている間動作し、前記ファーストトリガ検出器の信号入力前のモータの起動時間よりも長い第１の計数時間と、前記ファーストトリガ検出器の信号入力後の第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間とを切り替える計数時間切換付モータ保護カウンタよりなり、ファーストトリガ検出器の信号が入力されるまでは、前記ロック検出器がアンロック信号を出力してモータの異常回転を検出し、前記計数時間切換付モータ保護カウンタが動作し、第１の計数時間になれば、前記モータへの通電を遮断し、ファーストトリガ検出器の信号入力後は、前記ロック検出器がアンロック信号を出力し、モータの異常回転を検出し、前記計数時間切換付モータ保護カウンタが動作し、第２の計数時間になれば、前記モータへの通電を遮断することを特徴としたモータ保護装置である。
【００１７】
これにより、前記計数時間切換付モータ保護カウンタにより、ファーストトリガ検出器の信号入力まで、すなわち、モータ起動時には、モータの起動時間よりも長い第１の計数時間を用いることにより、起動動作時の拘束状態からモータを保護し、ファーストトリガ検出器の信号入力後は、第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間を使用することにより、一度モータが設定回転数となった後の異常回転に対しては、無駄な通電を押さえることができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、第１のモータ保護カウンタ、第２のモータ保護カウンタは、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより、計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項１に記載のモータ保護装置である。
【００１９】
これにより、２つの計数時間を任意に設定でき、また計数時間をアナログ的に任意に設定できるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記第１のモータ保護カウンタ及び前記第２のモータ保護カウンタを、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品が不要となる作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の発明は、計数時間切換付モータ保護カウンタは、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより、計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項２に記載のモータ保護装置である。
【００２２】
これにより、計数時間を任意に設定でき、また計数時間をアナログ的に任意に設定できるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項６に記載の発明は、計数時間切換付モータ保護カウンタを、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品が不要となる作用を有する。
【００２４】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施例１）
最初に、本発明の実施例１を図１に基づいて説明する。
【００２６】
まず、モータを駆動するまでのブロック図の動作について説明を行い、ついでモータ保護動作の説明に移る。
【００２７】
図１において、２は、モータ１の１回転につき所定回数のパルスＦＧを発生する速度検出器である。
【００２８】
３は、基準クロックＣＬＫを出力する基準クロック発生器であり、セラミック発振子や水晶発振子などから構成されている。
【００２９】
４は、カウンタであり、速度検出器２のパルスのエッジに同期して前記基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号ＢＡＳＥを出力する。
【００３０】
５は、ＦＧ信号とＢＡＳＥ信号とを比較し、ＦＧ信号の周波数がＢＡＳＥ信号の周波数よりも低ければＳＬＯＷ信号を、逆に高ければＦＡＳＴ信号の速度誤差信号を出力する速度比較器である。
【００３１】
６は、速度比較器５からの速度誤差信号を入力とし、ＳＬＯＷ信号が入力された場合はモータ１に流す電流を増加し、ＦＡＳＴ信号が入力された場合にはモータ１に流す電流を減少するようなトルク指令ＴＱを出力する速度制御器である。
【００３２】
７は、駆動部であり、モータ１のロータ位置を検出する位置検出器１２の指令ＰＳと、トルク指令ＴＱとを入力とし、ＴＱ信号に応じてモータ１への電圧を調整し、ＰＳ信号に応じた相を通電して、モータ１を駆動する。
【００３３】
以上が、モータ１を駆動するブロック図の説明である。次に、モータ保護動作の説明を行う。
【００３４】
８は、ロック検出器であり、速度比較器５の出力である速度誤差信号の幅をＣＬＫ信号を用いてカウントし、速度誤差信号の幅のカウント値が設定値内であれば、ＬＯＣＫ信号を出力し、設定値以上であればＵＮＬＯＣＫ信号を出力する、すなわち、モータ１の回転数が設定回転数から設定値以上ずれた場合にはＵＮＬＯＣＫ信号を出力する。
【００３５】
９は、第１のモータ保護カウンタであり、ロック検出器８のＵＮＬＯＣＫ信号出力をトリガとして、カウント動作を開始し、計数時間以上の間ＵＮＬＯＣＫ信号が出力されていると、モータへの通電を遮断するＲＯＣＫ１信号を出力する。また、第１のモータ保護カウンタ９の計数時間は、外付けのコンデンサ容量を可変することで任意設定可能である。
【００３６】
１０は、ファーストトリガ検出器であり、モータ１起動後、ロック検出器８の出力がＵＮＬＯＣＫ信号からＬＯＣＫ信号に変わった点を検出する。すなわち、モータ起動直後はモータ１の回転は設定回転数より十分低いため、ロック検出器の信号はＵＮＬＯＣＫ信号を出力しているが、その後回転数が上昇し、ロック検出器８で設定された設定回転数の設定値内に到達した点でＬＯＣＫ信号を出力する。ファーストトリガ検出器１０は、この点を検出する。
【００３７】
１１は、第２のモータ保護カウンタであり、ファーストトリガ検出器１０の信号が入力されるまでは動作しないものとする。ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、位置検出器１２の出力をカウントし、計数時間が設定以上となれば、モータが拘束状態にあるものとして、モータへの通電を遮断するＲＯＣＫ２信号を出力する。また、第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間は、外部の設定端子の電圧を調整することで任意設定可能である。今仮に、４極対のモータとし、第２のモータ保護カウンタの計数時間を１２５ｍｓとすると、モータ１の回転数が１２０ｒｐｍ以下となった時点で直ちにモータ１への通電を遮断する。
【００３８】
１３は、ＯＲ回路であり、第１のモータ保護カウンタ９の出力ＲＯＣＫ１もしくは第２のモータ保護カウンタ１１の出力ＲＯＣＫ２のどちらかの信号が入力すれば、モータへの通電を遮断するＲＯＣＫ指令を駆動部７へ出力する。
【００３９】
以上、上記構成により、第１のモータ保護カウンタ９により、モータが設定回転数から低速方向及び高速方向のどちらにはずれた場合にも、モータの通電を遮断し、モータ及びその周辺機器を保護できるとともに、前記ファーストトリガ検出器１０の信号入力後、すなわち一度モータ１が設定回転数に達した後は、位置検出器１２の出力が第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間以上となれば、すなわちモータの回転数が第２のモータ保護カウンタで１１にて設定された回転数以下に低下した時点で直ちにモータへの通電を遮断する。また、位置検出器１２の出力を用いているので、モータシステムの内部に本保護装置を組み込むことが可能となるため、断線などの心配がない。
【００４０】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２を図２に基づいて説明する。なお、実施例１で説明を行った場所と重複する箇所については、その説明を省略する。
【００４１】
図２において、１４は、計数時間切換付モータ保護カウンタであり、ファーストトリガ検出器１０の信号入力までは、モータ１の起動時間より長い第１の計数時間を用い、それまでにロック検出器がＬＯＣＫ信号を出力しなければ、モータ１を異常状態とみなして、モータへの通電を遮断する。また、ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、第１の計数時間よりも短い第２の計数時間を用い、ロック検出器のＵＮＬＯＣＫ信号が第２の計数時間以上出力され続ければ、モータ１への通電を遮断する。なお、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の第１の計数時間及び第２の計数時間は、外付けのコンデンサ容量を可変することで任意設定可能である。
【００４２】
以上、上記構成により、計数時間切換付モータ保護カウンタにより、ファーストトリガ検出器１０の信号入力まで、すなわち、モータ起動時には、モータの起動時間よりも長い第１の計数時間を用いることにより、正常起動動作時の誤動作を防止し、ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間を使用することにより、一度モータ１が設定回転数となった後の低速方向及び高速方向どちらの異常回転（拘束及び暴走）に対しても、無駄な通電を押さえることができる。
【００４３】
なお、以上の説明では、第１のモータ保護カウンタ９及び計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の計数時間の設定方法として外付けコンデンサ容量を可変することで実現し、第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間の設定方法として外部設定端子の電圧を調整することで任意設定可能で実現したが、どのような計数時間の設定方法を用いた場合においても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
上記実施例の記載から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、第１のモータ保護カウンタ９により、モータが設定回転数から低速方向及び高速方向のどちら方向にはずれた場合にも、モータの通電を遮断し、モータ及びその周辺機器を保護できるとともに、前記ファーストトリガ検出器１０の信号入力後、すなわち一度モータ１が設定回転数に達した後に、位置検出器１２の出力が第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間以上となれば、すなわちモータの回転数が第２のモータ保護カウンタ１１にて設定された回転数以下に低下した時点で直ちにモータへの通電を遮断するため、無駄な通電を押さえることができ、低消費電力がはかれるという有利な効果が得られるとともに、位置検出器１２の出力を用いているので、モータシステムの内部に本モータ保護装置を組み込むことが可能となるため、断線などの心配がない。
【００４５】
第２に、請求項２記載の発明によれば、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４により、ファーストトリガ検出器１０の信号入力まで、すなわち、モータ起動時には、モータの起動時間よりも長い第１の計数時間を用いることにより、起動動作時の拘束状態からモータを保護し、ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間を使用することにより、一度モータ１が設定回転数となった後の低速方向及び高速方向どちらの異常回転に対しても、無駄な通電を押さえることができるという有利な効果が得られる。
【００４６】
第３に、請求項３記載の発明によれば、前記第１のモータ保護カウンタ９及び前記第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間は、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより実現するものであり、その計数時間をアナログ的に任意に設定できるという効果を有する。
【００４７】
第４に、請求項４に記載の発明によれば、前記第１のモータ保護カウンタ９及び前記第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間を、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品が不要となるため、コストダウン及び小型軽量化が可能となる効果を有する。
【００４８】
第５に、請求項５に記載の発明によれば、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の計数時間は、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより実現するものであり、その計数時間をアナログ的に任意に設定できるという効果を有する。
【００４９】
最後に、請求項６に記載の発明によれば、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の計数時間を、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品 が不要となるため、コストダウン及び小型軽量化が可能となる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１によるモータ保護装置を示すブロック図
【図２】 本発明の実施例２によるモータ保護装置を示すブロック図
【図３】 従来のモータ保護装置を説明するブロック図
【符号の説明】
１、４０８ モータ
２、４０４ 速度検出器
３、４０１ 基準クロック発生器
４ カウンタ
５ 速度比較器
６ 速度制御器
７ 駆動部
８ ロック検出器
９ 第１のモータ保護カウンタ
１０ ファーストトリガ検出器
１１ 第２のモータ保護カウンタ
１２、４０６ 位置検出器
１３ ＯＲ回路
１４ 計数時間切換付モータ保護カウンタ
４０２ 分周器
４０３ 速度制御部
４０５ 制御部
４０７ 出力アンプ
４０９ 電流リミッタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの異常回転時におけるモータ及びその周辺の機器を保護するモータ保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ保護装置としては、特開平８−１４９８７８号公報に記載されたものが知られている。図３にその実施例を引用図示し、動作について説明する。図３において、４０１は発振器であり、セラミック振動子や水晶振動子などで構成されており、発振器４０１の出力を分周器４０２で分周し、速度制御部４０３に入力する。一方、モータの回転数をパルスとして検出し（以下、ＦＧ周波数）、それが速度制御部４０３に入力される。
【０００３】
発振器４０１の出力した周波数を分周した周波数とＦＧ周波数４０４は、速度制御部においてその位相が比較され、その結果を制御部４０５に入力する。
【０００４】
制御部４０５では、速度制御部４０３より得られた結果を基にして、回転数が低いときにはモータに流す電流を増加し、また、回転数が高いときにはモータに流す電流を減少させるように制御する。
【０００５】
ホール素子４０６は、その出力によりロータの磁極位置検出を行っている。
制御部４０５は、ホール素子４０６によって検出したロータの位置により、どの相に電流を流すかを判断し、その結果と、先ほど決定した出力電流の加減値とを波形合成して、出力アンプ４０７に入力する。出力アンプ４０７では、入力された波形を増幅し、モータ４０８を駆動する。
【０００６】
また、電流リミッタ４０９は、モータ４０８に流す電流値をモニタしていて、制御部４０５が電流を過剰に流そうとしたときにある電流値で出力を制限させる目的で設定されている。
【０００７】
また、１０１は、時間を計時するための手段であるカウンタであり、このカウンタ１０１はモータ４０８が所定回転数で回転しているときは、動作していないものとする。モータ４０８が何らかの原因で拘束された時、電流リミッタ４０９がかかりはじめ、電流リミッタ４０９が動作するとともに、カウンタ１０１はカウントを開始する。
【０００８】
カウンタ１０１にはカウント値設定部１０３において、あらかじめ所望の時間が設定できるようになっていて、モータが拘束されてからカウンタに設定してある時間分だけ、モータに出力し続けることが可能となっている。このカウンタに設定する時間は、モータ４０８の起動時間よりも長く設定しておくことが重要である。なぜなら、モータ起動時には定常回転よりもかなり大きな電流が流れ、電流リミッタに設定した電流値が低い場合などは、モータ起動直後にモータへ出力が遮断されてしまう可能性があるからである。
【０００９】
ＡＮＤ回路１０２に入力された電流リミッタ４０９の出力とカウンタ１０１の出力がともにハイレベルの時のみ、制御部４０５の出力を停止するように制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、モータの拘束状態という１種類の異常状態を検出してモータを保護することは可能であるが、モータが暴走した場合には対応できない。また、モータが設定回転数に達した後のモータの拘束や暴走などの異常状態においてもカウンタ１０１で設定された起動時間より長い計数時間の間はモータに電流が流れることとなり、無駄な消費電力を生じ、またその期間に生ずるトルクのためにモータ及びその周辺機器へ悪影響を及ぼすため、モータの回転数が著しく低下した場合には、直ちにモータへの通電を遮断したいという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、モータの様々な異常状態に対してモータを保護するとともに、一度モータが設定回転数に達した後に異常状態へ遷移した場合には、即座にモータを停止するというモータ保護装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、モータの速度誤差信号の幅により、モータの異常状態を検出し、モータへの通電を遮断するとともに、一度設定回転数となった後の拘束状態への遷移に関しては、位置検出器の出力が設定された計数時間以上、すなわちモータの回転が著しく低下した場合には、直ちにモータへの通電を遮断するという特徴を有したものである。
【００１３】
これにより、拘束から暴走までのあらゆるモータの異常状態において、モータへの通電が遮断されるため、モータの保護を可能とし、また、一度モータが設定回転数に達した後に、回転数が著しく低下した場合には、直ちにモータへの通電が遮断されるため、無駄な時間モータへの通電を押さえることができるため、低消費電力となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、モータの回転数をパルスにて検出する速度検出器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、前記速度検出器の出力パルスのエッジに同期して基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号を出力するカウンタと、前記速度検出器のパルスと前記カウント終了信号とに基づいて、前記モータの回転数が設定回転数よりも速く回転することを示すファースト信号及び前記モータの回転数が設定回転数よりも遅く回転することを示すスロー信号とよりなる速度誤差信号を出力する速度比較器と、前記速度誤差信号に応じて前記モータの回転数を制御するトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令に応じてモータに印加する電圧を調整してモータを駆動する駆動部と、前記速度誤差信号のパルス幅を前記基準クロックにてカウントし、あらかじめ設定されたカウント値以内の場合にロック信号を出力し、カウント値以上の場合にアンロック信号を出力するロック検出器と、前記アンロック信号が出力されている間動作する計数時間がモータの起動時間よりも長く設定された第１のモータ保護カウンタと、モータ起動後に前記ロック検出器の出力がアンロック信号からロック信号に変化したはじめての信号を検出するファーストトリガ検出器と、前記モータのロータ位置を検出する位置検出器と、前記ファーストトリガ検出器の信号入力後に動作し、前記位置検出器の出力をカウントする計数時間がモータの回転数が設定回転数よりも著しく低下した時の位置検出器の出力に相当する時間に設定された第２のモータ保護カウンタよりなり、前記ロック検出器がアンロック信号を出力してモータの異常回転を検出し、前記第１のモータ保護カウンタが動作し、設定した計数時間になるか、もしくは前記第２のモータ保護カウンタにより、前記位置検出器の出力が設定した計数時間以上の回転数低下を検出したときには、前記モータへの通電を遮断することを特徴としたモータ保護装置である。
【００１５】
これにより、モータが拘束状態及び暴走状態のどちらの異常状態に対しても、モータへの通電を遮断し、モータ及びその周辺機器を保護できるとともに、モータが設定回転数に達した後に、前記位置検出器の出力が前記第２のモータ保護カウンタで設定された計数時間以上の回転数低下を検出した場合には、直ちにモータへの通電を遮断するため、無駄な通電をおさえることができるという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、モータの回転数をパルスにて検出する速度検出器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、前記速度検出器の出力パルスのエッジに同期して基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号を出力するカウンタと、前記速度検出器のパルスと前記カウント終了信号とに基づいて、前記モータの回転数が設定回転数よりも速く回転することを示すファースト信号及び前記モータの回転数が設定回転数よりも遅く回転することを示すスロー信号とよりなる速度誤差信号を出力する速度比較器と、前記速度誤差信号に応じて前記モータの回転数を制御するトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令に応じてモータに印加する電圧を調整してモータを駆動する駆動部と、前記速度誤差信号のパルス幅を前記基準クロックにてカウントし、あらかじめ設定されたカウント値以内の場合にロック信号を出力し、カウント値以上の場合にアンロック信号を出力するロック検出器と、前記モータ起動後に前記ロック検出器の出力がアンロック信号からロック信号に変化したはじめての信号を検出するファーストトリガ検出器と、前記アンロック信号が出力されている間動作し、前記ファーストトリガ検出器の信号入力前のモータの起動時間よりも長い第１の計数時間と、前記ファーストトリガ検出器の信号入力後の第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間とを切り替える計数時間切換付モータ保護カウンタよりなり、ファーストトリガ検出器の信号が入力されるまでは、前記ロック検出器がアンロック信号を出力してモータの異常回転を検出し、前記計数時間切換付モータ保護カウンタが動作し、第１の計数時間になれば、前記モータへの通電を遮断し、ファーストトリガ検出器の信号入力後は、前記ロック検出器がアンロック信号を出力し、モータの異常回転を検出し、前記計数時間切換付モータ保護カウンタが動作し、第２の計数時間になれば、前記モータへの通電を遮断することを特徴としたモータ保護装置である。
【００１７】
これにより、前記計数時間切換付モータ保護カウンタにより、ファーストトリガ検出器の信号入力まで、すなわち、モータ起動時には、モータの起動時間よりも長い第１の計数時間を用いることにより、起動動作時の拘束状態からモータを保護し、ファーストトリガ検出器の信号入力後は、第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間を使用することにより、一度モータが設定回転数となった後の異常回転に対しては、無駄な通電を押さえることができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、第１のモータ保護カウンタ、第２のモータ保護カウンタは、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより、計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項１に記載のモータ保護装置である。
【００１９】
これにより、２つの計数時間を任意に設定でき、また計数時間をアナログ的に任意に設定できるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記第１のモータ保護カウンタ及び前記第２のモータ保護カウンタを、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品が不要となる作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の発明は、計数時間切換付モータ保護カウンタは、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより、計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項２に記載のモータ保護装置である。
【００２２】
これにより、計数時間を任意に設定でき、また計数時間をアナログ的に任意に設定できるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項６に記載の発明は、計数時間切換付モータ保護カウンタを、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品が不要となる作用を有する。
【００２４】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施例１）
最初に、本発明の実施例１を図１に基づいて説明する。
【００２６】
まず、モータを駆動するまでのブロック図の動作について説明を行い、ついでモータ保護動作の説明に移る。
【００２７】
図１において、２は、モータ１の１回転につき所定回数のパルスＦＧを発生する速度検出器である。
【００２８】
３は、基準クロックＣＬＫを出力する基準クロック発生器であり、セラミック発振子や水晶発振子などから構成されている。
【００２９】
４は、カウンタであり、速度検出器２のパルスのエッジに同期して前記基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号ＢＡＳＥを出力する。
【００３０】
５は、ＦＧ信号とＢＡＳＥ信号とを比較し、ＦＧ信号の周波数がＢＡＳＥ信号の周波数よりも低ければＳＬＯＷ信号を、逆に高ければＦＡＳＴ信号の速度誤差信号を出力する速度比較器である。
【００３１】
６は、速度比較器５からの速度誤差信号を入力とし、ＳＬＯＷ信号が入力された場合はモータ１に流す電流を増加し、ＦＡＳＴ信号が入力された場合にはモータ１に流す電流を減少するようなトルク指令ＴＱを出力する速度制御器である。
【００３２】
７は、駆動部であり、モータ１のロータ位置を検出する位置検出器１２の指令ＰＳと、トルク指令ＴＱとを入力とし、ＴＱ信号に応じてモータ１への電圧を調整し、ＰＳ信号に応じた相を通電して、モータ１を駆動する。
【００３３】
以上が、モータ１を駆動するブロック図の説明である。次に、モータ保護動作の説明を行う。
【００３４】
８は、ロック検出器であり、速度比較器５の出力である速度誤差信号の幅をＣＬＫ信号を用いてカウントし、速度誤差信号の幅のカウント値が設定値内であれば、ＬＯＣＫ信号を出力し、設定値以上であればＵＮＬＯＣＫ信号を出力する、すなわち、モータ１の回転数が設定回転数から設定値以上ずれた場合にはＵＮＬＯＣＫ信号を出力する。
【００３５】
９は、第１のモータ保護カウンタであり、ロック検出器８のＵＮＬＯＣＫ信号出力をトリガとして、カウント動作を開始し、計数時間以上の間ＵＮＬＯＣＫ信号が出力されていると、モータへの通電を遮断するＲＯＣＫ１信号を出力する。また、第１のモータ保護カウンタ９の計数時間は、外付けのコンデンサ容量を可変することで任意設定可能である。
【００３６】
１０は、ファーストトリガ検出器であり、モータ１起動後、ロック検出器８の出力がＵＮＬＯＣＫ信号からＬＯＣＫ信号に変わった点を検出する。すなわち、モータ起動直後はモータ１の回転は設定回転数より十分低いため、ロック検出器の信号はＵＮＬＯＣＫ信号を出力しているが、その後回転数が上昇し、ロック検出器８で設定された設定回転数の設定値内に到達した点でＬＯＣＫ信号を出力する。ファーストトリガ検出器１０は、この点を検出する。
【００３７】
１１は、第２のモータ保護カウンタであり、ファーストトリガ検出器１０の信号が入力されるまでは動作しないものとする。ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、位置検出器１２の出力をカウントし、計数時間が設定以上となれば、モータが拘束状態にあるものとして、モータへの通電を遮断するＲＯＣＫ２信号を出力する。また、第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間は、外部の設定端子の電圧を調整することで任意設定可能である。今仮に、４極対のモータとし、第２のモータ保護カウンタの計数時間を１２５ｍｓとすると、モータ１の回転数が１２０ｒｐｍ以下となった時点で直ちにモータ１への通電を遮断する。
【００３８】
１３は、ＯＲ回路であり、第１のモータ保護カウンタ９の出力ＲＯＣＫ１もしくは第２のモータ保護カウンタ１１の出力ＲＯＣＫ２のどちらかの信号が入力すれば、モータへの通電を遮断するＲＯＣＫ指令を駆動部７へ出力する。
【００３９】
以上、上記構成により、第１のモータ保護カウンタ９により、モータが設定回転数から低速方向及び高速方向のどちらにはずれた場合にも、モータの通電を遮断し、モータ及びその周辺機器を保護できるとともに、前記ファーストトリガ検出器１０の信号入力後、すなわち一度モータ１が設定回転数に達した後は、位置検出器１２の出力が第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間以上となれば、すなわちモータの回転数が第２のモータ保護カウンタで１１にて設定された回転数以下に低下した時点で直ちにモータへの通電を遮断する。また、位置検出器１２の出力を用いているので、モータシステムの内部に本保護装置を組み込むことが可能となるため、断線などの心配がない。
【００４０】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２を図２に基づいて説明する。なお、実施例１で説明を行った場所と重複する箇所については、その説明を省略する。
【００４１】
図２において、１４は、計数時間切換付モータ保護カウンタであり、ファーストトリガ検出器１０の信号入力までは、モータ１の起動時間より長い第１の計数時間を用い、それまでにロック検出器がＬＯＣＫ信号を出力しなければ、モータ１を異常状態とみなして、モータへの通電を遮断する。また、ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、第１の計数時間よりも短い第２の計数時間を用い、ロック検出器のＵＮＬＯＣＫ信号が第２の計数時間以上出力され続ければ、モータ１への通電を遮断する。なお、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の第１の計数時間及び第２の計数時間は、外付けのコンデンサ容量を可変することで任意設定可能である。
【００４２】
以上、上記構成により、計数時間切換付モータ保護カウンタにより、ファーストトリガ検出器１０の信号入力まで、すなわち、モータ起動時には、モータの起動時間よりも長い第１の計数時間を用いることにより、正常起動動作時の誤動作を防止し、ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間を使用することにより、一度モータ１が設定回転数となった後の低速方向及び高速方向どちらの異常回転（拘束及び暴走）に対しても、無駄な通電を押さえることができる。
【００４３】
なお、以上の説明では、第１のモータ保護カウンタ９及び計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の計数時間の設定方法として外付けコンデンサ容量を可変することで実現し、第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間の設定方法として外部設定端子の電圧を調整することで任意設定可能で実現したが、どのような計数時間の設定方法を用いた場合においても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
上記実施例の記載から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、第１のモータ保護カウンタ９により、モータが設定回転数から低速方向及び高速方向のどちら方向にはずれた場合にも、モータの通電を遮断し、モータ及びその周辺機器を保護できるとともに、前記ファーストトリガ検出器１０の信号入力後、すなわち一度モータ１が設定回転数に達した後に、位置検出器１２の出力が第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間以上となれば、すなわちモータの回転数が第２のモータ保護カウンタ１１にて設定された回転数以下に低下した時点で直ちにモータへの通電を遮断するため、無駄な通電を押さえることができ、低消費電力がはかれるという有利な効果が得られるとともに、位置検出器１２の出力を用いているので、モータシステムの内部に本モータ保護装置を組み込むことが可能となるため、断線などの心配がない。
【００４５】
第２に、請求項２記載の発明によれば、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４により、ファーストトリガ検出器１０の信号入力まで、すなわち、モータ起動時には、モータの起動時間よりも長い第１の計数時間を用いることにより、起動動作時の拘束状態からモータを保護し、ファーストトリガ検出器１０の信号入力後は、第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間を使用することにより、一度モータ１が設定回転数となった後の低速方向及び高速方向どちらの異常回転に対しても、無駄な通電を押さえることができるという有利な効果が得られる。
【００４６】
第３に、請求項３記載の発明によれば、前記第１のモータ保護カウンタ９及び前記第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間は、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより実現するものであり、その計数時間をアナログ的に任意に設定できるという効果を有する。
【００４７】
第４に、請求項４に記載の発明によれば、前記第１のモータ保護カウンタ９及び前記第２のモータ保護カウンタ１１の計数時間を、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品が不要となるため、コストダウン及び小型軽量化が可能となる効果を有する。
【００４８】
第５に、請求項５に記載の発明によれば、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の計数時間は、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより実現するものであり、その計数時間をアナログ的に任意に設定できるという効果を有する。
【００４９】
最後に、請求項６に記載の発明によれば、計数時間切換付モータ保護カウンタ１４の計数時間を、外部の設定端子によってカウント値を選択することで可変できることを実現するものであり、前記外部の設定端子に電圧を印加することで選択できるため、外付け部品 が不要となるため、コストダウン及び小型軽量化が可能となる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１によるモータ保護装置を示すブロック図
【図２】 本発明の実施例２によるモータ保護装置を示すブロック図
【図３】 従来のモータ保護装置を説明するブロック図
【符号の説明】
１、４０８ モータ
２、４０４ 速度検出器
３、４０１ 基準クロック発生器
４ カウンタ
５ 速度比較器
６ 速度制御器
７ 駆動部
８ ロック検出器
９ 第１のモータ保護カウンタ
１０ ファーストトリガ検出器
１１ 第２のモータ保護カウンタ
１２、４０６ 位置検出器
１３ ＯＲ回路
１４ 計数時間切換付モータ保護カウンタ
４０２ 分周器
４０３ 速度制御部
４０５ 制御部
４０７ 出力アンプ
４０９ 電流リミッタ
Claims (6)
- モータの回転数をパルスにて検出する速度検出器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、前記速度検出器の出力パルスのエッジに同期して基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号を出力するカウンタと、前記速度検出器のパルスと前記カウント終了信号とに基づいて、前記モータの回転数が設定回転数よりも速く回転することを示すファースト信号及び前記モータの回転数が設定回転数よりも遅く回転することを示すスロー信号とよりなる速度誤差信号を出力する速度比較器と、前記速度誤差信号に応じて前記モータの回転数を制御するトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令に応じてモータに印加する電圧を調整してモータを駆動する駆動部と、前記速度誤差信号のパルス幅を前記基準クロックにてカウントし、あらかじめ設定されたカウント値以内の場合にロック信号を出力し、カウント値以上の場合にアンロック信号を出力するロック検出器と、前記アンロック信号が出力されている間動作する計数時間がモータの起動時間よりも長く設定された第１のモータ保護カウンタと、モータ起動後に前記ロック検出器の出力がアンロック信号からロック信号に変化したはじめての信号を検出するファーストトリガ検出器と、前記モータのロータ位置を検出する位置検出器と、前記ファーストトリガ検出器の信号入力後に動作し、前記位置検出器の出力をカウントする計数時間がモータの回転数が設定回転数よりも著しく低下した時の位置検出器の出力に相当する時間に設定された第２のモータ保護カウンタよりなり、前記ロック検出器がアンロック信号を出力してモータの異常回転を検出し、前記第１のモータ保護カウンタが動作し、設定した計数時間になるか、もしくは前記第２のモータ保護カウンタにより、前記位置検出器の出力が設定した計数時間以上の回転数低下を検出したときには、前記モータへの通電を遮断することを特徴としたモータ保護装置。
- モータの回転数をパルスにて検出する速度検出器と、基準クロックを発生する基準クロック発生器と、前記速度検出器の出力パルスのエッジに同期して基準クロックをカウントし、カウント値が設定値に達したときにカウント終了信号を出力するカウンタと、前記速度検出器のパルスと前記カウント終了信号とに基づいて、前記モータの回転数が設定回転数よりも速く回転することを示すファースト信号及び前記モータの回転数が設定回転数よりも遅く回転することを示すスロー信号とよりなる速度誤差信号を出力する速度比較器と、前記速度誤差信号に応じて前記モータの回転数を制御するトルク指令を出力する速度制御器と、前記トルク指令に応じてモータに印加する電圧を調整してモータを駆動する駆動部と、前記速度誤差信号のパルス幅を前記基準クロックにてカウントし、あらかじめ設定されたカウント値以内の場合にロック信号を出力し、カウント値以上の場合にアンロック信号を出力するロック検出器と、前記モータ起動後に前記ロック検出器の出力がアンロック信号からロック信号に変化したはじめての信号を検出するファーストトリガ検出器と、前記アンロック信号が出力されている間動作し、前記ファーストトリガ検出器の信号入力前のモータの起動時間よりも長い第１の計数時間と、前記ファーストトリガ検出器の信号入力後の第１の計数時間より短い時間である第２の計数時間とを切り替える計数時間切換付モータ保護カウンタよりなり、ファーストトリガ検出器の信号が入力されるまでは、前記ロック検出器がアンロック信号を出力してモータの異常回転を検出し、前記計数時間切換付モータ保護カウンタが動作し、第１の計数時間になれば、前記モータへの通電を遮断し、ファーストトリガ検出器の信号入力後は、前記ロック検出器がアンロック信号を出力し、モータの異常回転を検出し、前記計数時間切換付モータ保護カウンタが動作し、第２の計数時間になれば、前記モータへの通電を遮断することを特徴としたモータ保護装置。
- 第１のモータ保護カウンタ、第２のモータ保護カウンタは、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより、計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項１に記載のモータ保護装置。
- 第１のモータ保護カウンタ、第２のモータ保護カウンタは、外部の設定端子によってカウント値を選択することで計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項１に記載のモータ保護装置。
- 計数時間切換付モータ保護カウンタは、カウンタの基準クロック周波数を外付けコンデンサの容量で調整することにより、計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項２に記載のモータ保護装置。
- 計数時間切換付モータ保護カウンタは、外部の設定端子によってカウント値を選択することで計数時間の可変を実現することを特徴とする請求項２に記載のモータ保護装置。
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