JP6174626B2 - ヒートシンク内を流れる流体の流動異常を報知可能なモータ駆動装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンク内を流れる流体の流動異常を使用者に報知可能なモータ駆動装置、およびその方法に関する。

パワー素子等の発熱素子を備える電子機器を冷却するために、該電子機器に、流路を画定するヒートシンクと、該ヒートシンクの流路内で気流を発生させるためのファンが取り付けられる。

このような電子機器において、該電子機器の温度を計測し、計測した温度に基づいて、ヒートシンク内の流路の目詰まりを検出する技術が知られている（例えば、特開２００８−２０２８０８号公報）。

特開２００８−２０２８０８号公報

工作機械等に内蔵されるモータを駆動するモータ駆動装置は、該モータへ供給する電力を、短時間で大きく変動させるように制御する場合がある。この場合、モータ駆動装置の温度は、短時間に大きく変動することになる。従来、装置の温度が短時間に大きく変動するような場合において、装置の温度に基づいてヒートシンク内の流路の目詰まり等の異常を検出することは、困難であった。

本発明の一態様において、モータ駆動装置は、流体の流路を有するヒートシンクと、流路において流体を流動させるファンと、ファンの回転数を制御するファン制御部と、モータ駆動装置の温度を検出する温度検出部とを備える。

モータ駆動装置は、ファン制御部が、ファンの回転数を、モータ駆動中の所要値として予め設定される通常回転数よりも低い回転数に制御しているときの、時間に対する温度の変化の度合を算出する温度変化算出部を備える。

モータ駆動装置は、温度変化算出部によって算出された変化の度合が、予め定められた基準と異なっているか否かを判断する異常判断部と、異常判断部が変化の度合が基準と異なっていると判断した場合に、流路において流体の流れに異常が発生していることを表す信号を生成する異常信号生成部とを備える。

温度変化算出部は、変化の度合として、ファンの回転数が低い回転数に制御されている間の予め定められた期間における温度の変化量を算出してもよい。異常判断部は、算出した変化量が予め定められた閾値よりも小さい場合に、変化の度合が基準と異なっているものと判断してもよい。

または、異常判断部は、予め定められた温度変化量の目標値に対する変化量の比率が、予め定められた閾値よりも小さい場合に、変化の度合が基準と異なっているものと判断してもよい。

または、記異常判断部は、予め定められた温度変化量の目標値と変化量との差が、予め定められた閾値よりも大きい場合に、変化の度合が基準と異なっているものと判断してもよい。モータ駆動装置は、信号を受信して、使用者に対して警報を出力する警報出力部をさらに備えてもよい。

本発明の他の態様において、モータ駆動装置に設けられたヒートシンクに形成された流路における流体の流動異常を使用者に報知する方法は、流路において流体を流動させるファンの回転数を、モータ駆動中の所要値として予め設定される通常回転数よりも低い回転数に制御すること、モータ駆動装置の温度を検出することとを備える。

この方法は、ファンの回転数を低い回転数に制御しているときの、時間に対する温度の変化の度合を算出することと、算出された変化の度合が、予め定められた基準と異なっているか否かを判断することと、変化の度合が基準と異なっていると判断された場合に、流路において流体の流れに異常が発生していることを使用者に報知することとを備える。

本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の斜視図である。 図１に示すモータ駆動装置に具備されたヒートシンク組立体の斜視図である。 図２に示すヒートシンク組立体を、図２中の矢印ＩＩＩから見た図である。 図１に示すモータ駆動装置のブロック図である。 ファンを通常回転数で駆動した場合の、温度と時間との間の関係を示すグラフであって、温度が上昇している場合を示している。 ファンを通常回転数よりも低い回転数で駆動した場合の、温度と時間との間の関係を示すグラフであって、温度が上昇している場合を示している。 ファンを通常回転数で駆動した場合の、温度と時間との間の関係を示すグラフであって、温度が低下している場合を示している。 ファンを通常回転数よりも低い回転数で駆動した場合の、温度と時間との間の関係を示すグラフであって、温度が低下している場合を示している。 図１に示すモータ駆動装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。 図９中のステップＳ３のフローの一例を示すフローチャートである。 一実施例に係る動作フローを実行しているときの、モータ駆動装置の出力電力、ファンの回転数、および温度変化を示すタイミングチャートである。 他の実施例に係る動作フローを実行しているときの、モータ駆動装置の出力電力、ファンの回転数、および温度変化を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置１０について説明する。モータ駆動装置１０は、工作機械等に内蔵された主モータ（図示せず）を駆動するために、該主モータへ電力を供給する。

モータ駆動装置１０は、筐体１２、制御部１４（図４）、およびヒートシンク組立体１６（図２、図３）を備える。筐体１２は、例えば金属から作製された箱型部材であって、内部空間を画定している。筐体１２には、貫通孔１８が形成されている。

制御部１４は、例えばＣＰＵを含み、筐体１２の内部空間に収容される。制御部１４は、モータ駆動装置１０の各構成要素を直接的または間接的に制御する。

ヒートシンク組立体１６は、筐体１２の内部空間に設置されている。図２および図３に示すように、ヒートシンク組立体１６は、ヒートシンク２０、ファン２２、発熱素子２４、および温度検出部２６を有する。

ヒートシンク２０は、例えば、図２および図３中の直交座標系のｘ軸方向を長手方向とする直方体部材であって、ｘ軸方向の第１端部２０ａ、および該第１端部２０ａとは反対側の第２端部２０ｂを有する。

ヒートシンク２０は、複数の放熱フィン２８を有する。放熱フィン２８の各々は、予め定められたｘ軸方向の長さ、ｙ軸方向の厚さ、およびｚ軸方向の幅を有する板部材であって、第１端部２０ａと第２端部２０ｂとの間で延在する。放熱フィン２８は、ｙ軸方向に略等間隔で整列するように、配置されている。

ｙ軸方向に互いに隣り合う２つの放熱フィン２８の間には、流路３０が画定されている。流路３０の各々は、第１端部２０ａと第２端部２０ｂとの間でｘ軸方向へ延在し、第１端部２０ａおよび第２端部２０ｂの各々にて、外部へ開口する。

ファン２２は、ヒートシンク２０の第１端部２０ａに取り付けられている。ファン２２は、複数の羽根を含む回転体３２（図４）と、該回転体３２を回転させるファンモータ３４（図４）とを有する。

回転体３２は、筐体１２に設けられた貫通孔１８に隣接して配置されている。ファンモータ３４は、インバータ３６（図４）に接続されている。インバータ３６は、制御部１４からの指令に応じて、ファンモータ３４に電力を供給する。ファンモータ３４は、インバータ３６から供給された電力に応じた回転数で、回転体３２を回転駆動する。

回転体３２が回転駆動されると、流路３０内において、例えば図２中のｘ軸プラス方向へ向かう気流が発生する。この場合、流路３０の第２端部２０ｂ側の開口から外気が流入し、流路３０内をｘ軸プラス方向へ流れて、流路３０の第１端部２０ａ側の開口から流出する。

そして、気体は、筐体１２の貫通孔１８から外部へ吐き出される。このように流路３０内を流動する気体によって、ヒートシンク２０が冷却され、これによりモータ駆動装置１０が冷却される。

本実施形態においては、発熱素子２４および温度検出部２６は、ヒートシンク２０の外面２０ｃの上に設置されている。発熱素子２４は、パワー素子等を含み、制御部１２からの指令に応じて、電力を生成する。制御部１２は、発熱素子２４によって生成した電力を、工作機械等の主モータへ供給し、該主モータを駆動する。

温度検出部２６は、温度センサを含み、制御部１２からの指令に応じて、該温度検出部２６が設置されている位置の温度を計測し、計測した温度に係るデータを制御部１２へ送信する。

モータ駆動装置１０は、警報出力部３８および計時部４０（図４）をさらに備える。警報出力部３８は、例えばスピーカまたは表示部を有し、制御部１４からの指令に応じて、音波または画像を出力する。計時部４０は、制御部１４からの指令に応じて、ある時点からの経過時間を計時する。

モータ駆動装置１０の冷却のためにファン２２を動作させ、流路３０内で気体を流動させるにつれて、外部から流路３０内に塵埃等の異物が入り込んで蓄積し、流路３０を閉塞してしまう場合がある。

この場合、流路３０内の気流が妨げられ、流路３０内の気流が異常に減少する。その結果、ヒートシンク２０の冷却能力が低下し、モータ駆動装置１０がオーバーヒートを引き起きしてしまう場合がある。このような事態を防ぐために、使用者は、流路３０内に蓄積した異物を適宜除去するメンテナンスを行う必要がある。

本実施形態に係るモータ駆動装置１０は、温度検出部２６によって計測された温度の時間に対する変化の度合に基づいて、ヒートシンク２０の流路３０内で気流に異常が発生しているか否かを検知する。

この動作について、図５〜図８を参照して説明する。図５は、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで駆動した場合の、温度検出部２６によって計測された温度と時間との間の関係を示すグラフである。図６は、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇよりも低い回転数Ｒ_Ｌｏｗで駆動した場合の温度と時間との間の関係を示すグラフである。

ここで、通常回転数Ｒ_Ｒｅｇは、工作機械等の主モータの駆動中にモータ駆動装置１０を冷却するためにファン２２を通常動作させるための所要値として、予め設定される。例えば、モータ駆動装置１０が主モータに電力を供給しているとき、ファン２２は、通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで駆動される。

なお、図５および図６は、モータ駆動装置１０の温度が急速に上昇している場合、例えば、モータ駆動装置１０が主モータへの電力供給を開始し、これにより発熱素子２４の温度が急速に上昇している場合の特性を示す。

図５中の一点鎖線４４、および図６中の一点鎖線４８は、ヒートシンク２０の流路３０内に異物が蓄積していない場合（以下、正常品とする）の特性を示している。一方、図５中の実線４６、および図６中の実線５０は、ヒートシンク２０の流路３０内に異物が蓄積し、流路３０内の気流が妨げられている場合（以下、異常品とする）の特性を示している。

図５に示すように、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで駆動している場合、正常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２までの期間に、温度がＴ_ｍｉｎからＴ_ｎ１まで上昇している。一方、異常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間に、温度がＴ_ｍｉｎからＴ_ｆ１（＜Ｔ_ｎ１）まで上昇している。

図５から明らかなように、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで駆動している場合は、正常品の時間−温度特性と、異常品の時間−温度特性との間には、大きな差が見られない。具体的には、時点ｔ_２における正常品の温度Ｔ_ｎ１と異常品の温度Ｔ_ｆ１との差δＴ_１は、極小さい。また、正常品の時間−温度特性の傾き（すなわち、時間微分係数）と、異常品の時間−温度特性の傾きとの間にも、大きな差が見られない。

一方、図６に示すように、ファン２２を回転数Ｒ_Ｌｏｗで駆動している場合、正常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間に、温度がＴ_ｍｉｎからＴ_ｎ２まで上昇している。一方、異常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間に、温度がＴ_ｍｉｎからＴ_ｆ２まで上昇している。

図６に示すグラフから明らかなように、ファン２２を回転数Ｒ_Ｌｏｗで駆動している場合は、正常品の時間−温度特性と、異常品の時間−温度特性との間には、図５と比べて、顕著な差が見られる。

具体的には、時点ｔ_２における正常品の温度と異常品の温度との差δＴ_２は、δＴ_１に比べて顕著に大きくなっている。また、正常品の時間−温度特性の傾きは、異常品の時間−温度特性の傾きよりも、顕著に大きくなっている。

ここで、本実施形態のように、ファン２２によってヒートシンク２０を強制空冷するような冷却構造において、モータ駆動装置１０の温度が上昇している場合、流路３０内の気流が正常な正常品の温度のほうが、流路３０内の気流が妨げられている異常品よりも速く上昇（すなわち、傾きが大きい）して飽和温度に到達する。したがって、図６に示すように、温度が上昇しているときは、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間の温度上昇量は、正常品の方が異常品よりも大きくなる。

一方、図７および図８は、モータ駆動装置１０の温度が急速に低下している場合、例えば、モータ駆動装置１０が工作機械等の主モータへの電力供給を停止し、これにより発熱素子２４の温度が急速に低下している場合の特性を示す。

図７は、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで駆動した場合の、温度と時間との間の関係を示すグラフである。図８は、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇよりも低い回転数Ｒ_Ｌｏｗで駆動した場合の、温度と時間との間の関係を示すグラフである。図７中の一点鎖線５２、および図８中の一点鎖線５６は、正常品の特性を示している。一方、図７中の実線５４、および図８中の実線５８は、異常品の特性を示している。

図７に示すように、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで駆動している場合、正常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間に、温度がＴ_ｍａｘからＴ_ｎ３まで低下している。一方、異常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間に、温度がＴ_ｍａｘからＴ_ｆ３まで低下している。

ここで、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで駆動している場合は、正常品の時間−温度特性と、異常品の時間−温度特性との間には、大きな差が見られない。具体的には、時点ｔ_２における正常品の温度と異常品の温度との差δＴ_３は、極小さい。また、正常品の時間−温度特性の傾きと、異常品の時間−温度特性の傾きとの間にも、大きな差が見られない。

一方、図８に示すように、ファン２２を回転数Ｒ_Ｌｏｗで駆動させた場合、正常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間に、温度がＴ_ｍａｘからＴ_ｎ４まで低下している。一方、異常品においては、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間に、温度がＴ_ｍａｘからＴ_ｆ４まで低下している。

図８に示すグラフから明らかなように、ファン２２を回転数Ｒ_Ｌｏｗで駆動させた場合は、正常品の時間−温度特性と、異常品の時間−温度特性との間には、図７と比べて、顕著な差が見られる。

具体的には、時点ｔ_２における正常品の温度と異常品の温度との差δＴ_４は、δＴ_３に比べて顕著に大きくなっている。また、正常品の時間−温度特性の傾きは、異常品の時間−温度特性の傾きよりも、顕著に大きくなっている。

なお、ファン２２によってヒートシンク２０を強制空冷するような冷却構造において、モータ駆動装置１０の温度が低下している場合、流路３０内の気流が正常な正常品の温度のほうが、流路３０内の気流が妨げられている異常品よりも速く低下（すなわち、傾きの絶対値が大きい）して飽和温度に到達する。したがって、図８に示すように、温度が低下しているときは、時点ｔ_１から時点ｔ_２の期間の温度低下量は、正常品の方が異常品よりも大きくなる。

上述したように、ヒートシンク２０の温度が急速に変化している場合、ファン２２の回転数を減速すると、正常品と異常品との間の時間−温度特性の差が顕著になることが明らかである。

そこで、本実施形態に係るモータ駆動装置１０は、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇよりも低い回転数Ｒ_Ｌｏｗで駆動し、このときの時間に対する温度の変化の度合に基づいて、ヒートシンク２０の流路３０内で気流に異常が発生しているか否かを検知する。

次に、図９および図１０を参照して、モータ駆動装置１０の動作フローについて説明する。図９に示すフローは、制御部１４が、例えば使用者または上位コントローラ（例えば、工作機械コントローラ）から、工作機械等に内蔵された主モータを駆動するモータ駆動指令を受け付けたときに、開始する。

ステップＳ１において、制御部１４は、工作機械等の主モータを駆動する動作を実行する。具体的には、制御部１４は、上位コントローラと通信しつつ、発熱素子２４によって生成した電力を主モータへ適宜供給し、該主モータを駆動する。このステップＳ１の間に、工作機械は、加工プログラム等に従って、ワークに対する加工プロセスを実行する。

ステップＳ２において、制御部１４は、使用者または上位コントローラから、ヒートシンク２０の流路３０内の気流異常を検査するための異常検査指令を受け付けたか否かを判断する。

一実施例として、異常検査指令は、ステップＳ１にて主モータへの通常電力の供給を開始する時点で、上位コントローラ等から制御部１４へ発信される。なお、この通常電力とは、例えば、工作機械が実際にワークを切削するときに要する電力である。モータ駆動装置１０から主モータへの通常電力の供給が開始されると、温度検出部２６によって計測される温度は、図６に示すように上昇していくことになる。

制御部１４は、異常検査指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ３へ進む。一方、制御部１４は、異常検査指令を受け付けていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ３において、制御部１４は、ヒートシンク２０の流路３０内の気流異常を検査する動作を実行する。このステップＳ３について、図１０を参照して説明する。

図１０に示すフローが開始した後、ステップＳ２１において、制御部１４は、ファン２２の回転数を、予め定められた回転数Ｒ_Ｌｏｗに制御する。具体的には、制御部１４は、インバータ３６に指令を送り、回転体３２の回転数が回転数Ｒ_Ｌｏｗとなるように、インバータ３６からファンモータ３０へ供給される電力を制御する。

このように、本実施形態においては、制御部１４は、ファン２２の回転数を制御するファン制御部４２（図４）としての機能を有する。回転数Ｒ_Ｌｏｗは、例えば、通常回転数Ｒ_Ｒｅｇの２０％〜３０％に設定される。または、回転数Ｒ_Ｌｏｗは、ゼロ（すなわち、回転体３２が停止）に設定されてもよい。

ステップＳ２２において、制御部１４は、モータ駆動装置１０の温度を計測する動作を開始する。具体的には、制御部１４は、温度検出部２６に指令を送り、ヒートシンク２０の外面２０ｃの温度を、予め定められた周期Ａ（例えば、０．１秒）で計測する。

温度検出部２６は、計測した温度に係るデータを、制御部１４へ送信する。制御部１４は、温度検出部２６から取得した温度に係るデータを、記憶部（図示せず）に記憶する。なお、この記憶部は、制御部１４に内蔵されてもよい。

ステップＳ２２と並行して、ステップＳ２３において、制御部１４は、計時部４０に指令を送り、経過時間の計時を開始する。

ステップＳ２４において、制御部１４は、計時部４０によって計時されている経過時間が、予め定められた時間τ（例えば５秒）となったか否かを判断する。制御部１４は、予め定められた時間τが経過した（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ２５へ進む。一方、制御部１４は、予め定められた時間τが経過していない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ２４をループする。

ステップＳ２５において、制御部１４は、時間に対する温度変化の度合を算出する。一例として、制御部１４は、ステップＳ２２の開始時点（すなわち、ステップＳ２３の開始時点）以降に温度検出部２６から周期Ａで取得した温度のうち、最初に取得した温度Ｔ_１を記憶部から読み出す。

また、制御部１４は、ステップＳ２４でＹＥＳと判断した時点の直近に取得した温度Ｔ_ｎを記憶部から読み出す。そして、制御部１４は、温度Ｔ_１と温度Ｔ_ｎとの差ΔＴ_ｎ＝Ｔ_ｎ−Ｔ_１を算出する。この差ΔＴ_ｎは、時間τにおける温度上昇量に相当する。

また、他の例として、制御部１４は、このステップＳ２５において、図６中の実線５０に示す特性の傾き（時間微分係数）に相当する値を算出する。具体的には、制御部１４は、ステップＳ２４でＹＥＳと判断した時点の直近に取得した温度Ｔ_ｎと、該温度Ｔ_ｎの直前（すなわち、周期Ａだけ前）に取得した温度Ｔ_ｎ−１とを、記憶部から読み出す。次いで、制御部１４は、傾きδＴ／δｔ＝（Ｔ_ｎ−Ｔ_ｎ−１）／Ａを算出する。

このように、本実施形態においては、制御部１４は、ファン２２の回転数を回転数Ｒ_Ｌｏｗに制御しているときの、時間に対する温度の変化の度合を算出する温度変化算出部６０（図４）としての機能を有する。

ステップＳ２６において、制御部１４は、ステップＳ２５で算出した、時間に対する温度変化の度合が、予め定められた基準と異なっているか否かを判断する。一例として、ステップＳ２５にて差ΔＴ_ｎを算出した場合、記憶部は、図６中の一点鎖線４８に示すような正常品の特性の時点ｔ_２（＝ｔ_１＋τ）における温度上昇量ΔＴ_Ｒｅｆ＝Ｔ_ｎ２−Ｔ_ｍｉｎを、目標値として予め記憶する。

そして、制御部１４は、差ΔＴ_ｎと目標値ΔＴ_Ｒｅｆとの比率Ｒ_１＝ΔＴ_ｎ／ΔＴ_Ｒｅｆを算出し、該比率Ｒ_１が、予め定められた第１の閾値（例えば、０．８）よりも小さいか否かを判断する。これら目標値ΔＴ_Ｒｅｆおよび第１の閾値は、実験的手法またはシミュレーションによって、予め求められ得る。

制御部１４は、比率Ｒ_１が第１の閾値よりも小さい場合に、時間に対する温度変化の度合が、図６中の実線５０に示す特性のように、基準となる正常品の度合と異なっているものと判断する。

また、他の例として、制御部１４は、差ΔＴ_ｎと目標値ΔＴ_Ｒｅｆとの差δＴ_ｎ＝ΔＴ_Ｒｅｆ−ΔＴ_ｎを算出し、該差δＴ_ｎが、予め定められた第２の閾値（例えば、１０℃）よりも大きいか否かを判断する。この差δＴ_ｎは、図６に示すδＴ_２に相当する値である。

制御部１４は、差δＴ_ｎが第２の閾値よりも大きい場合に、時間に対する温度変化の度合が、図６中の実線５０に示す特性のように、基準となる正常品の度合と異なっているものと判断する。

また、さらに他の例として、制御部１４は、上述の差ΔＴ_ｎが、予め定められた第３の閾値よりも小さいか否かを判断してもよい。この場合、第３の閾値は、目標値ΔＴ_Ｒｅｆ（すなわち、図６中の一点鎖線４８の特性）を基準として予め設定され（例えば、ΔＴ_Ｒｅｆ×０．８の温度）、記憶部に記憶される。

また、さらに他の例として、ステップＳ２５にて傾きδＴ／δｔを算出した場合、記憶部は、傾きδＴ／δｔに関する第４の閾値を予め記憶する。第４の閾値は、図６中の一点鎖線４８に示すような正常品の特性の傾きを基準として設定されるものであって、実験的手法またはシミュレーションによって、予め求められ得る。

制御部１４は、傾きδＴ／δｔが第４の閾値よりも小さい場合に、時間に対する温度変化の度合が、図６中の実線５０に示す特性のように、基準となる正常品の度合と異なっているものと判断する。

このように、本実施形態においては、制御部１４は、ステップＳ２５にて算出された、時間に対する温度変化の度合が基準と異なっているか否かを判断する異常判断部６２（図４）としての機能を有する。

制御部１４は、時間に対する温度変化の度合が基準と異なっている（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ２７へ進む。一方、制御部１４は、時間に対する温度変化の度合が基準と同じである（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ２９へ進む。

ステップＳ２７において、制御部１４は、ヒートシンク２０の流路３０において流体の流れに異常が発生していることを表す異常報知信号を生成する。一例として、制御部１４は、使用者に対して発する警告音の音声信号の形態で、異常報知信号を生成する。

また、他の例として、制御部１４は、使用者が視認可能な警告画像の画像信号の形態で、異常報知信号を生成する。このように、本実施形態においては、制御部１４は、異常報知信号を生成する異常信号生成部６４（図４）としての機能を有する。

ステップＳ２８において、制御部１４は、警報出力部３８を介して、使用者に、流路３０内で気流異常が発生している旨を報知する。一例として、ステップＳ２７にて警告音の音声信号を生成した場合、制御部１４は、該音声信号を警報出力部３８に送信する。この場合、警報出力部３８は、スピーカを有し、受信した音声信号を警告音として出力する。

また、他の例として、ステップＳ２７にて警告画像の画像信号を生成した場合、制御部１４は、該画像信号を警報出力部３８に送信する。この場合、警報出力部３８は、表示部を有し、受信した画像信号に応じた警告画像を、表示部に表示する。

このようにして、使用者は、ヒートシンク２０の流路３０内で気流異常が発生していることを、警告音または警告画像から認識することができる。その結果、使用者は、ヒートシンク２０の流路３０内の異物を除去するメンテナンス作業を行う必要があることを、認識できる。

ステップＳ２９において、制御部１４は、ファン２２の回転数を、回転数Ｒ_Ｌｏｗから通常回転数Ｒ_Ｒｅｇへ上昇させるように制御する。具体的には、制御部１４は、インバータ３６に指令を送り、回転体３２の回転数を回転数Ｒ_Ｌｏｗから通常回転数Ｒ_Ｒｅｇへ変更するように、インバータ３６からファンモータ３０へ供給される電力を制御する。そして、制御部１４は、図１０に示すフローを終了する。

再度、図９を参照して、ステップＳ４において、制御部１４は、使用者または上位コントローラから、工作機械等の主モータの駆動を終了する指令を受け付けたか否かを判断する。

制御部１４は、主モータの駆動を終了する指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、主モータへの電力供給を停止し、図９に示すフローを終了する。一方、制御部１４は、主モータの駆動を終了する指令を受け付けていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１へ戻る。

本実施例の動作フローにおける、モータ駆動装置１０から主モータへの出力電力Ｐ、ファン２２の回転数Ｒ、および温度検出部２６によって計測される温度Ｔのタイミングチャートを、図１１にそれぞれ示す。

時点ｔ_１において、制御部１４は、主モータへ通常電力の供給を開始し、モータ駆動装置１０の出力電力Ｐが通常電力Ｐ_１に上昇する。この時、異常検査指令が制御部１４へ発信され、制御部１４は、ファン２２の回転数を、ゼロから回転数Ｒ_Ｌｏｗに上昇させる（ステップＳ２１）。時点ｔ_１以降、温度検出部２６によって計測される温度は、上昇していく。

次いで、時点ｔ_２において、制御部１４は、ファン２２の回転数を、回転数Ｒ_Ｌｏｗから通常回転数Ｒ_Ｒｅｇへ上昇させる（ステップＳ２９）。そして、制御部１４は、ステップＳ４にてＹＥＳと判断するまで、ステップＳ１を実行する。

なお、上述した実施例の動作フローにおいては、ステップＳ２において、異常検査指令が、主モータへ通常電力の供給を開始する時点で発信される場合について述べた。しかしながら、これに限らず、異常検査指令は、ステップＳ１における主モータの駆動プロセスにおいて、モータ駆動装置１０から主モータへ供給される電力が、通常電力から、該通常電力よりも低い電力（例えば、ゼロ）に切り替えられた時点で、発信されてもよい。

この場合、異常検査指令が発信されたときには、制御部１４は、ファン２２を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇで回転させている（すなわち、Ｓ２９の実行後）。また、温度検出部２６によって計測される温度は、図８に示すように低下していくことになる。

以下、このような場合の動作フローの実施例について、図９および図１０を参照して説明する。ステップＳ２において、制御部１４は、主モータへの供給電力が切り替えられた時点で発信された異常検査指令を受け付けて、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ２１において、制御部１４は、ファン２２の回転数を、通常回転数Ｒ_Ｒｅｇから回転数Ｒ_Ｌｏｗに制御する。具体的には、制御部１４は、インバータ３６に指令を送り、回転体３２の回転数を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇから回転数Ｒ_Ｌｏｗへ変更するように、インバータ３６からファンモータ３０へ供給される電力を制御する。そして、制御部１４は、上述した動作フローと同様にステップＳ２２〜Ｓ２４を順次実行する。

ステップＳ２５において、制御部１４は、時間に対する温度変化の度合を算出する。一例として、制御部１４は、ステップＳ２２の開始以降に温度検出部２６から周期Ａで取得した温度のうち、最初に取得した温度Ｔ_１を記憶部から読み出す。

また、制御部１４は、ステップＳ２４でＹＥＳと判断した時点の直近に取得した温度Ｔ_ｎを記憶部から読み出す。そして、制御部１４は、温度Ｔ_１と温度Ｔ_ｎとの差ΔＴ_ｎ’＝Ｔ_１−Ｔ_ｎを算出する。この差ΔＴ_ｎ’は、時間τにおける温度低下量（図８中の実線５８におけるＴ_ｍａｘ−Ｔ_ｆ４）に相当する。

また、他の例として、制御部１４は、このステップＳ２５において、図８中の実線５８に示す特性の傾き（時間微分係数）に相当する値を算出する。具体的には、制御部１４は、上述のフローと同様の手法によって、傾きδＴ／δｔ＝（Ｔ_ｎ−Ｔ_ｎ−１）／Ａの絶対値を算出する。

ステップＳ２６において、制御部１４は、ステップＳ２５で算出した、時間に対する温度変化の度合が、予め定められた基準と異なっているか否かを判断する。一例として、ステップＳ２５にて差ΔＴ_ｎ’を算出した場合、記憶部は、図８中の一点鎖線５６に示すような正常品の特性の時点ｔ_２（＝ｔ_１＋τ）における温度低下量ΔＴ_Ｒｅｆ’＝Ｔ_ｍａｘ−Ｔ_ｎ４を、目標値として予め記憶する。

そして、制御部１４は、差ΔＴ_ｎ’と目標値ΔＴ_Ｒｅｆ’との比率Ｒ_２＝ΔＴ_ｎ’／ΔＴ_Ｒｅｆ’を算出し、該比率Ｒ_２が、予め定められた第５の閾値よりも小さいか否かを判断する。これら目標値ΔＴ_Ｒｅｆ’および第５の閾値は、実験的手法またはシミュレーションによって、予め求められ得る。

制御部１４は、比率Ｒ_２が第５の閾値よりも小さい場合に、時間に対する温度変化の度合が、図８中の実線５８に示す特性のように、基準となる正常品の度合と異なっているものと判断する。

また、他の例として、制御部１４は、差ΔＴ_ｎ’と目標値ΔＴ_Ｒｅｆ’との差δＴ_ｎ’＝ΔＴ_Ｒｅｆ’−ΔＴ_ｎ’を算出し、該δＴ_ｎ’が、予め定められた第６の閾値よりも大きいか否かを判断する。なお、この差δＴ_ｎ’は、図８に示すδＴ_４に相当する値である。

制御部１４は、差δＴ_ｎ’が第６の閾値よりも大きい場合に、時間に対する温度変化の度合が、図８中の実線５８に示す特性のように、基準となる正常品の度合と異なっているものと判断する。

また、さらに他の例として、制御部１４は、差ΔＴ_ｎ’が、予め定められた第７の閾値よりも小さいか否かを判断してもよい。この場合、第７の閾値は、目標値ΔＴ_Ｒｅｆ’（すなわち、図８中の一点鎖線５６の特性）を基準として、予め設定される。

また、さらに他の例として、ステップＳ２５にて傾きδＴ／δｔの絶対値を算出した場合、記憶部は、傾きδＴ／δｔの絶対値に関する第８の閾値を予め記憶する。第８の閾値は、図８中の一点鎖線５６に示すような正常品の特性の傾きを基準として設定されるものであって、実験的手法またはシミュレーションによって、予め求められ得る。

制御部１４は、傾きδＴ／δｔの絶対値が第８の閾値よりも小さい場合に、時間に対する温度変化の度合が、図８中の実線５８に示す特性のように、基準となる正常品の度合と異なっているものと判断する。

制御部１４は、時間に対する温度変化の度合が基準と異なっている（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ２７へ進む。一方、制御部１４は、時間に対する温度変化の度合が基準と同じである（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ２９へ進む。そして、制御部１４は、上述の動作フローと同様に、ステップＳ２７〜Ｓ２９、Ｓ４を実行する。

この実施例に係る動作フローにおける、モータ駆動装置１０から主モータへの出力電力Ｐ、ファン２２の回転数Ｒ、および温度検出部２６によって計測される温度Ｔのタイミングチャートを、図１２にそれぞれ示す。

時点ｔ_１において、制御部１４は、主モータへ供給する電力を、通常電力Ｐ_１から、該通常電力Ｐ_１よりも低い電力Ｐ_２（ゼロであってもよい）に切り替える。この時に、制御部１４へ異常検査指令が発信され、制御部１４は、異常検査指令を受け付けて、ファン２２の回転数を、通常回転数Ｒ_Ｒｅｇから回転数Ｒ_Ｌｏｗに低下させる（ステップＳ２１）。時点ｔ_１以降、温度検出部２６によって計測される温度は低下していく。

時点ｔ_２において、制御部１４は、ファン２２の回転数を、回転数Ｒ_Ｌｏｗから通常回転数Ｒ_Ｒｅｇへ再度上昇させる（ステップＳ２９）。そして、制御部１４は、ステップＳ４にてＹＥＳと判断するまで、ステップＳ１を実行する。

上述したように、本実施形態に係るモータ駆動装置１０は、温度検出部２６によって計測された温度の時間に対する変化の度合に基づいて、ヒートシンク２０の流路３０において気流に異常が発生していることを検知し、使用者にその旨を自動的に報知する。したがって、使用者は、流路３０内の異物を除去するメンテナンスを要することを、自動的且つ確実に認知することができる。

また、モータ駆動装置１０は、ファン２２の回転数を通常回転数Ｒ_Ｒｅｇよりも低い回転数Ｒ_Ｌｏｗに制御した上で、時間に対する温度変化の度合を算出し、該温度変化の度合が、基準と異なっているか否かを判断している。

図６および図８を用いて上述したように、ファン２２の回転数をより低くすると、短時間に正常品と異常品との間で明確な温度変化の度合の差が生じることになる。したがって、本実施形態によれば、短時間で温度が大きく変動するような場合においても、ヒートシンク２０の流路３０において気流に異常が発生していることを、より高精度に検知することができる。

なお、発熱素子２４は、例えば伝熱材料からなる他の部材を介して、ヒートシンク２０に間接的に取り付けられてもよい。または、発熱素子２４は、ヒートシンク２０以外の、モータ駆動装置１０を構成する如何なる要素に取り付けられてもよい。

同様に、温度検出部２６は、例えば伝熱材料からなる他の部材を介して、ヒートシンク２０に間接的に取り付けられてもよい。または、温度検出部２６は、ヒートシンク２０以外の、モータ駆動装置１０を構成する如何なる要素に取り付けられてもよい。

また、図１１に示す実施例においては、時点ｔ_１で出力電力Ｐがゼロから通常電力Ｐ１へ上昇し、この時に異常検査指令が制御部１４へ発信される場合について述べた。しかしながら、これに限らず、モータ駆動装置１０の出力電力Ｐが、所定の電力Ｐ_ａから該電力Ｐ_ａとは異なる電力Ｐ_ｂへ変化したタイミングで、異常検査指令が制御部１４へ発信されてもよい。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ モータ駆動装置
１４ 制御部
２０ ヒートシンク
２２ ファン
２６ 温度検出部
３８ 警報出力部
６０ 温度変化算出部
６２ 異常判断部
６４ 異常信号生成部

Claims (6)

1. モータ駆動装置であって、
   流体の流路を有するヒートシンクと、
   前記流路において前記流体を流動させるファンと、
   前記ファンの回転数を制御するファン制御部と、
   前記モータ駆動装置の温度を検出する温度検出部と、
   前記ファン制御部が、前記ファンの回転数を、モータ駆動中の所要値として予め設定されている通常回転数よりも低い回転数に制御しているときの、時間に対する前記温度の変化の度合を算出する温度変化算出部と、
   前記温度変化算出部によって算出された前記変化の度合が、予め定められた基準と異なっているか否かを判断する異常判断部と、
   前記異常判断部が前記変化の度合が前記基準と異なっていると判断した場合に、前記流路において前記流体の流れに異常が発生していることを表す信号を生成する異常信号生成部と、を備える、モータ駆動装置。
2. 前記温度変化算出部は、前記変化の度合として、前記ファンの回転数が前記低い回転数に制御されている間の予め定められた期間における前記温度の変化量を算出し、
   前記異常判断部は、算出した前記変化量が予め定められた閾値よりも小さい場合に、前記変化の度合が前記基準と異なっているものと判断する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記温度変化算出部は、前記変化の度合として、前記ファンの回転数が前記低い回転数に制御されている間の予め定められた期間における前記温度の変化量を算出し、
   前記異常判断部は、予め定められた温度変化量の目標値に対する前記変化量の比率が、予め定められた閾値よりも小さい場合に、前記変化の度合が前記基準と異なっているものと判断する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記温度変化算出部は、前記変化の度合として、前記ファンの回転数が前記低い回転数に制御されている間の予め定められた期間における前記温度の変化量を算出し、
   前記異常判断部は、予め定められた温度変化量の目標値と前記変化量との差が、予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記変化の度合が前記基準と異なっているものと判断する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
5. 前記信号を受信して、使用者に対して警報を出力する警報出力部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
6. モータ駆動装置に設けられたヒートシンクに形成された流路における流体の流動異常を使用者に報知する方法であって、
   前記流路において前記流体を流動させるファンの回転数を、モータ駆動中の所要値として予め設定される通常回転数よりも低い回転数に制御することと、
   前記モータ駆動装置の温度を検出することと、
   前記ファンの回転数を前記低い回転数に制御しているときの、時間に対する前記温度の変化の度合を算出することと、
   算出された前記変化の度合が、予め定められた基準と異なっているか否かを判断することと、
   前記変化の度合が前記基準と異なっていると判断された場合に、前記流路において前記流体の流れに異常が発生していることを使用者に報知することと、を備える、方法。

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