JP5706700B2 - モータの慣らし方法及びモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの慣らし方法及びモータ駆動装置に関する。

モータは、一般的に出力軸と、出力軸を支持する軸受とを有している。出力軸と軸受との間の潤滑剤が充分にいきわたっていないと、両者間の摩擦が大きくなり、出力軸がスムーズに回転しないおそれがある。潤滑剤を充分になじませるために、所定期間モータを慣らし運転させることが知られている。特許文献１には、慣らし運転に関連する技術が開示されている。

特開２００１−２６３３５７号公報

慣らし運転に時間を要すると、慣らし運転に消費される電力量が増大する。

そこで本発明は、短期間でモータの慣らし運転を終了できるモータの慣らし方法及びモータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的は、モータにより駆動される駆動対象物を駆動するために予め設定された回転速度よりも高速で前記モータを慣らし運転させる、モータの慣らし方法によって達成できる。これにより短期間でモータの慣らし運転を終了できる。

上記目的は、モータと、前記モータにより駆動される駆動対象物を駆動するために予め設定された回転速度よりも高速で前記モータを慣らし運転させる制御部と、備えたモータ駆動装置によっても達成できる。

本発明によれば、短期間でモータの慣らし運転を終了できるモータの慣らし方法及びモータ駆動装置を提供できる。

図１は、モータの断面図である。 図２は、モータ駆動装置が電子装置に搭載された場合の説明図である。 図３は、制御部が実行する慣らし運転制御のフローチャートの一例である。

図１は、モータ１０の断面図である。モータ１０は、ハウジング１１、ハウジング１１内に保持された鉄芯１２、鉄芯１２に巻回されたコイル１３、出力軸１４、出力軸１４に固定されたマグネット１５ａ、１５ｂ、出力軸１４を回転可能に支持する軸受１６ａ、１６ｂを有している。軸受１６ａ、１６ｂは、転がり軸受であるが、それ以外であっても良い。マグネット１５ａ、１５ｂは、それぞれ円筒状であり、周方向に異なる極性に着磁されている。鉄芯１２は、出力軸１４に固定されたマグネット１５ａ周囲に複数配置されている。鉄芯１２にはそれぞれコイル１３が巻回されている。コイル１３へ通電を制御することにより、鉄芯１２は所定の極性により励磁される。所定の極性に励磁された鉄芯１２とマグネット１５ａとの間に作用する磁気的吸引力、磁気的反発力により、鉄芯１２に対してマグネット１５ａが回転する。これにより、出力軸１４が回転する。

マグネット１５ｂの近傍には磁気センサ１７が設けられている。磁気センサ１７は、マグネット１５ｂに着磁された磁極からの磁束密度に応じて出力値が変化するセンサである。磁気センサ１７からの出力値に基づいて、出力軸１４の回転速度や、出力軸１４が正常に回転したかどうかを検出できる。磁気センサ１７は、例えばホール素子等である。尚、コイル１３への通電や磁気センサ１７からの出力値の出力などはケーブルＣを介して行なわれる。

図２は、モータ駆動装置１が電子装置Ａに搭載された場合の説明図である。モータ駆動装置１は、モータ１０、モータ１０へ印加される電力を制御するドライバ２０、ドライバ２０を制御することによりモータ１０の駆動を制御する制御部３０、含む。図２では、電子装置Ａに搭載されたモータ駆動装置１を例示的に示している。ここで電子装置Ａは、モータ１０を使用する装置であれば全ての装置を対象としている。

モータ１０の出力軸１４は、駆動対象物Ｄに直接又は間接的に接続されている。出力軸１４が回転することにより、モータ１０の動力が駆動対象物Ｄに伝達される。駆動対象物Ｄは、モータ駆動装置１が搭載されている電子装置Ａによって異なる。例えば、電子装置Ａが扇風機である場合には、駆動対象物Ｄはモータ１０により回転するファンである。電子装置Ａがハードディスク装置の場合には、駆動対象物Ｄはハードディスクである。

ドライバ２０は、モータ１０の回転を制御する。具体的には、鉄芯１２にそれぞれ巻回された複数のコイル１３への通電制御を行なう。また、ドライバ２０は、磁気センサ１７からの出力値を制御部３０へ出力する。

制御部３０は、モータ１０の出力が所望のものとなるようにドライバ２０へ指令を出す。例えば、モータ１０への印加電圧、印加電流、及びモータ１０の回転速度などである。制御部３０は、モータ駆動装置全体を制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。また、ＲＯＭには、後述するモータ１０の慣らし運転を実行するためのプログラムが格納されている。

ドライバ２０、制御部３０は、ＤＣ電源Ｐから電力の供給を受ける。また、ドライバ２０は、ＤＣ電源Ｐからの電力供給によりモータ１０のコイル１３に所定の電流が流れるように制御する。ＤＣ電源Ｐは、商用交流電力を整流器によって直流電力に変換したものであってもよい。モータ１０は、ＤＣモータのみならず、ＡＣモータ、サーボモータであってもよく、種類は問わない。

制御部３０は、駆動対象物Ｄを駆動させるために予め設定された回転速度でモータ１０を回転させる通常運転モードと、通常運転モードでのモータ１０の最高回転速度よりも高速でモータ１０の慣らし運転を行なう慣らし運転モードとを切り替えてモータ１０の駆動を制御することができる。ここで、駆動対象物Ｄを駆動するために予め設定された回転速度とは、電子装置Ａが電子装置Ａとして機能するために必要となる駆動対象物Ｄの回転速度に対応したモータ１０の回転速度である。

例えば電子装置Ａが扇風機の場合には、駆動対象物Ｄがファンとして機能するようにモータ１０の回転速度が設定されている。即ち、電子装置Ａが扇風機としての機能を実現するために必要とされる駆動対象物Ｄの回転速度に対応したモータ１０の回転速度範囲は予め定められている。電子装置Ａを電子装置Ａとして機能させるために必要となるモータ１０の回転速度が、モータ１０の通常使用される回転速度である。一般的に、このようにモータ１０が通常使用される回転速度範囲は、モータ１０の定格回転速度付近に設定されている。

慣らし運転モードは、この通常使用範囲内でのモータ１０の最高回転速度よりも高速でモータ１０を回転させる。換言すれば、慣らし運転モードでは、モータ１０は定格回転速度よりも高速で回転される。具体的には、慣らし運転モードでは、モータ１０は定格回転速度の１．５倍以上の速度で回転させられる。

制御部３０は、慣らし運転モードでは通常運転モードに比してモータ１０に印加される電圧、電流又は電力の何れかを増大させることにより、モータ１０を高速で回転させる。または、制御部３０は進角制御によりモータ１０を高速回転させる。

このようにモータ１０を高速で慣らし運転することにより、慣らし運転に要する期間を短縮できる。これにより、慣らし運転に消費される電力量も低減できる。モータ駆動装置１が電子装置Ａに組み込まれた状態でモータ１０の慣らし運転を実行する場合には、短期間で慣らし運転を行うことができるので、慣らし運転終了後直ちに電子装置Ａを稼動させることができる。

また、制御部３０は、慣らし運転の終了すべき時期を判断して慣らし運転を終了する。具体的には、慣らし運転期間中でのモータ１０に関するパラメータに基づいて慣らし運転を終了すべき時期を判断する。一般的に、モータ１０の慣らし運転開始直後は、出力軸１４と軸受１６ａ、１６ｂとの間の摩擦が大きいので出力軸１４は回転しにくい。慣らし運転が継続していくにつれて潤滑剤などが出力軸１４と軸受１６ａ、１６ｂとの間に充分に行き渡って、摩擦が減少して出力軸１４が回転しやすくなる。このため、例えば制御部３０が慣らし運転中での出力軸１４の回転速度を一定に維持するように制御している場合には、慣らし運転が継続されるにつれて、印加電圧又は印加電流が低下する。制御部３０は、この印加電圧又は印加電流をパラメータとして取得し、このパラメータの値に基づいて慣らし運転の終了時期を判断する。

また、制御部３０がモータ１０への印加電力を一定に維持するように制御している場合には、慣らし運転期間中でのモータ１０の回転速度を検出することによっても、慣らし運転の終了時期を判断できる。モータ１０への印加電力を一定に維持した場合、慣らし運転が継続されるにつれてモータ１０の回転速度が上昇し所定の値に収束する。従って、モータ１０の回転速度をパラメータとして取得して、パラメータの値の変化に基づいて慣らし運転の終了時期を判定してもよい。

図３は、制御部３０が実行する慣らし運転制御のフローチャートの一例である。
制御部３０は、例えば制御部３０に接続された外部コンピュータにより慣らし運転の実行の指令を受けると、モータ１０の慣らし運転を実行するためにドライバ２０に指令を出す（ステップＳ１）。ドライバ２０は、前述したようにモータ１０の通常使用範囲内での回転速度よりも高速でモータ１０を回転させる。

次に、制御部３０は、慣らし運転実行直後でのモータ１０のパラメータの初期値を取得する（ステップＳ２）。具体的には、パラメータの初期値をＲＡＭ等のメモリーに記憶させる。パラメータとは、モータ１０への印加電圧、印加電流、モータ１０の回転速度等の少なくとも一つである。モータ１０への印加電圧や印加電流をパラメータとして取得する場合、制御部３０はドライバ２０により制御されるモータ１０への印加電圧、印加電流を取得する。モータ１０の回転速度をパラメータとして取得する場合には、制御部３０は、複数のコイル１３への通電制御の切り替えのタイミング、又は磁気センサ１７の出力値により、モータ１０の回転速度を取得する。

次に、制御部３０は、モータ１０の現在のパラメータ値を取得する（ステップＳ３）。具体的には、パラメータの現在値をＲＡＭ等のメモリーに記憶させる。

次に、制御部３０は、パラメータの初期値と現在値とを比較して、初期値と現在値との差が第１閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。第１閾値は、あらかじめ制御部３０のＲＯＭに記憶されている。肯定判定の場合には、出力軸１４と軸受１６ａ、１６ｂとの摩擦が充分に減少したと判断して、モータ１０の回転を停止させて慣らし運転を終了する（ステップＳ６）。

パラメータの初期値と現在値との差が第１閾値未満の場合には、制御部３０は、所定期間内でパラメータの変化量を検出し、この変化量が第２閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。所定期間内でのパラメータの変化量が少ない場合には、出力軸１４と軸受１６ａ、１６ｂとの摩擦が充分に低下してパラメータの値が所定の値に収束したと判断できるからである。第２閾値は、制御部３０のＲＯＭに記憶されている。肯定判定の場合には、モータ１０の慣らし運転を終了すべき時期と判断してモータ１０を停止させて慣らし運転を終了する（ステップＳ６）。パラメータの変化量が第２閾値以上の場合には、制御部３０は再びステップＳ３を実行して慣らし運転を継続する。

ここで、慣らし運転期間中でのモータ１０の回転数の合計が所定の回転数に到達した場合に慣らし運転を終了することが考えられる。しかしながらこのような場合、モータ１０の個体差によっては、出力軸１４と軸受１６ａ、１６ｂとの摩擦が充分に低下する前に慣らし運転が終了するおそれがある。また、充分に摩擦が低下したにもかかわらずに、余分に慣らし運転が継続される恐れもある。本実施例では、慣らし運転期間中でのモータ１０に関するパラメータの値に基づいて慣らし運転の終了時期を判断する。従って、モータ１０の個体差に関わり無く、慣らし運転の期間は各モータに応じて適切に設定される。これにより、慣らし運転期間が余分に長期化することに伴う電力消費量の増大も抑制できる。

本実施例においては、上記ステップＳ４、Ｓ５の双方を実行するが、何れか一方のみを実行してもよい。

慣らし運転でのおいてはモータ１０の回転速度は、モータ１０の定格回転速度の１．５倍以上が望ましい。

モータ１０の慣らし運転は、モータ駆動装置１を電子装置Ａに搭載する前にモータ駆動装置１のみで行ってもよい。また、モータ駆動装置１を電子装置Ａに組み込んで、モータ１０の出力軸１４と駆動対象物Ｄとの連結していない状態でモータ１０の慣らし運転を実行してもよい。

制御部３０とドライバ２０とは、互いにユニット化されたものであってもよい。図１に示したモータ１０は、あくまでモータの一例であり、このような構造に限定されない。出力軸を支持する軸受は１つであっても３つ以上であってもよい。

本実施例のモータ駆動装置１が搭載される電子装置Ａは、電化製品、乗物、遊戯機器、工作機器、繊維機器、印刷機械等に用いられる。また、モータ駆動装置１が搭載される電子装置Ａは、業務用、家庭用を問わない。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

Ａ 電子装置
Ｄ 駆動対象物
１ モータ駆動装置
１０ モータ
１４ 出力軸
１６ａ、１６ｂ 軸受
２０ ドライバ
３０ 制御部

Claims (5)

1. モータにより駆動される駆動対象物を駆動するために予め設定された回転速度よりも高速で前記モータを慣らし運転させ、前記モータへの印加電圧の値、印加電流の値、及び前記モータの回転速度、の何れかの前記モータに関するパラメータに基づいて前記慣らし運転を終了すべき時期を判断するモータの慣らし方法であって、
   前記慣らし運転実行直後での前記パラメータの初期値と前記慣らし運転中での前記パラメータの現在値とを比較して、前記初期値と前記現在値との差が所定の閾値以上の場合に前記慣らし運転を終了すべき時期であると判断する、モータの慣らし方法。
2. モータにより駆動される駆動対象物を駆動するために予め設定された回転速度よりも高速で前記モータを慣らし運転させ、前記モータへの印加電圧の値、印加電流の値、及び前記モータの回転速度、の何れかの前記モータに関するパラメータに基づいて前記慣らし運転を終了すべき時期を判断するモータの慣らし方法であって、
   前記慣らし運転中での所定期間内での前記パラメータの変化量が所定の閾値未満の場合に前記慣らし運転を終了すべき時期であると判断する、モータの慣らし方法。
3. 前記慣らし運転時の回転速度は、前記モータの定格回転速度よりも速い、請求項１又は２のモータの慣らし方法。
4. モータと、
   前記モータにより駆動される駆動対象物を駆動するために予め設定された回転速度よりも高速で前記モータを慣らし運転させ、前記モータへの印加電圧の値、印加電流の値、及び前記モータの回転速度、の何れかの前記モータに関するパラメータに基づいて前記慣らし運転を終了すべき時期を判断する制御部と、備え、
   前記制御部は、前記慣らし運転実行直後での前記パラメータの初期値と前記慣らし運転中での前記パラメータの現在値とを比較して、前記初期値と前記現在値との差が所定の閾値以上の場合に前記慣らし運転を終了すべき時期であると判断する、モータ駆動装置。
5. モータと、
   前記モータにより駆動される駆動対象物を駆動するために予め設定された回転速度よりも高速で前記モータを慣らし運転させ、前記モータへの印加電圧の値、印加電流の値、及び前記モータの回転速度、の何れかの前記モータに関するパラメータに基づいて前記慣らし運転を終了すべき時期を判断する制御部と、備え、
   前記制御部は、前記慣らし運転中での所定期間内での前記パラメータの変化量が所定の閾値未満の場合に前記慣らし運転を終了すべき時期であると判断する、モータ駆動装置。

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