JP7294901B2

JP7294901B2 - ファンモータ、ファンモータ駆動装置、及び冷却装置

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Publication number: JP7294901B2
Application number: JP2019109571A
Authority: JP
Inventors: 昌也立田; 兼一奥秋
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: US20200392963A1; DE102020003350A1; JP2020202693A; CN112081770A

Description

本発明は、ファンモータ、ファンモータ駆動装置、及び冷却装置に関する。

従来より、加工処理を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ、computerized numerical control）が組み込まれた、産業用ロボットや工作機械を含む産業機械が知られている。産業機械では、数値制御装置を用いて産業機械の動作が制御される。産業機械や数値制御装置では、内部の温度上昇を抑制するための冷却装置が設けられている。

冷却装置は、例えば、ファンモータと、ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置とを備える。冷却装置は、ファンモータ駆動装置からファンモータに電力を供給することで、ファンモータを動作させる。冷却装置は、ファンモータの動作により冷却風を生成することで、所定の機器を冷却することができる。

また、冷却装置は、ファンモータの動作をモニタすることで、ファンモータの異常を検知することができる。例えば、ファンモータの回転数をモニタすることで、ファンモータの回転低下を検知する工作機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１４０９４６号公報

ところで、冷却装置において、ファンモータは、他のファンモータに交換可能であることが一般的である。また、冷却装置において、ファンモータは、供給される駆動電力の電圧値や、回転数（回転数分、回転数秒）で制御されることが一般的である。そのため、例えば、同じ電圧値や同じ回転数でも生成する冷却風の量が少ないファンモータに交換された場合、冷却が不十分になることがある。そこで、適切なファンモータであるか否かについて、容易に確認することができれば好ましい。

（１）本開示の一態様は、ファンモータに接続され、前記ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置であって、前記ファンモータの動作を制御する動作制御部と、前記ファンモータの動作状態を示す識別信号であって、前記動作制御部によって制御された所定の動作に応じて出力される識別信号に基づいて、前記ファンモータの良否を判断する判断部と、を備えるファンモータ駆動装置に関する。

（２）また、本開示の一態様は、供給される駆動電力によって動作するファンモータであって、軸心周りに回動する複数のファンブレードを有するファンモータ本体と、前記ファンモータ本体の動作状態を信号に変換して出力する動作信号出力部と、前記ファンモータ本体の特定の動作状態を検出する検出部と、特定の動作状態の検出に応じて、前記動作信号出力部によって出力される信号に代えて、実際の動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を出力する識別信号出力部と、を備えるファンモータに関する。

（３）また、本開示の一態様は、上記ファンモータ駆動装置と、上記ファンモータと、を備える冷却装置に関する。

一態様によれば、適切なファンモータであるか否かについて、容易に確認することができるファンモータ、ファンモータ駆動装置、及び冷却装置を提供することができる。

第１実施形態に係る冷却装置を示す概略構成図である。第１実施形態のファンモータを示すブロック図である。第１実施形態のファンモータに印可される電圧値と、回転数との関係を示すグラフである。第１実施形態のファンモータに印可される電圧値と、出力される信号との関係を示すグラフである。第１実施形態のファンモータに印可される所定の電圧値と、出力される識別信号との関係を示すグラフである。第１実施形態のファンモータ駆動装置を示すブロック図である。第２実施形態に係るファンモータに印可される電圧値と、出力される信号との関係を示すグラフである。第２実施形態に係るファンモータに印可される電圧値と、出力される識別信号との関係を示すグラフである。第３実施形態に係るファンモータに入力される回転数の指令と、出力される信号との関係を示すグラフである。第３実施形態に係るファンモータに入力される回転数の指令と、出力される識別信号との関係を示すグラフである。第１実施形態のファンモータに印可される所定の電圧値と、出力される識別信号との関係の変形例を示すグラフである。第２実施形態に係るファンモータに印可される電圧値と、出力される信号との関係の変形例を示すグラフである。第３実施形態に係るファンモータに入力される回転数の指令と、出力される信号との関係の変形例を示すグラフである。

以下、本開示の各実施形態に係るファンモータ１０、ファンモータ駆動装置２０、及び冷却装置１について、図１から図１３を参照して説明する。
［第１実施形態］
冷却装置１は、例えば、精密機器（図示せず）等の所定の機器に組み込まれる装置である。冷却装置１は、所定の機器の内部を冷却すべく、冷却風を生成可能に構成される。
本実施形態において、冷却装置１は、例えば、産業機械や、数値制御装置等に組み込まれる。冷却装置１は、組み込まれた産業機械や、数値制御装置等の内部を冷却可能に構成される。冷却装置１は、図１に示すように、ファンモータ１０と、ファンモータ駆動装置２０と、を備える。

ファンモータ１０は、例えば、所定の駆動電圧によって駆動する送風器である。ファンモータ１０は、図２に示すように、ファンモータ本体１１と、動作信号出力部１２と、検出部１３と、識別信号出力部１４と、を備える。ファンモータ１０は、図３に示すように、入力電圧に対して比例する回転数（例えば、回転数分や回転数秒）で回転する。

ファンモータ本体１１は、送風ファンである。ファンモータ本体１１は、軸心周りに回転する複数のファンブレードを有する。ファンモータ本体１１は、複数のファンブレード１１０を回転させることで、冷却風を生成する。

動作信号出力部１２は、例えば、ロータリーエンコーダである。動作信号出力部１２は、ファンモータ本体１１の動作状態を信号として出力する装置である。本実施形態において、動作信号出力部１２は、例えば、図３及び図４に示すように、ファンモータ本体１１の所定の回転数ａ（回転数分、回転数秒）以上をハイ（Ｈｉｇｈ）信号として出力する。一方、動作信号出力部１２は、ファンモータ本体１１の所定の回転数ａ未満をロー（Ｌｏｗ）信号として出力する。一例として、動作信号出力部１２は、入力電圧１０Ｖに対応する回転数以上をハイ信号として出力する。動作信号出力部１２は、ファンモータ本体１１が回転数ａ以上で回転していることを外部に信号として出力する。

検出部１３は、例えば、信号検出回路である。検出部１３は、ファンモータ本体１１の特定の動作状態を検出する。本実施形態において、検出部１３は、動作信号出力部１２によって出力される信号に基づいて、特定の範囲内に含まれる、ファンモータ本体１１の回転数を検出する。

識別信号出力部１４は、所定の識別信号を出力する回路である。識別信号出力部１４は、特定の動作状態の検出に応じて、動作信号出力部１２によって出力される信号に代えて、実際の動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を出力する。本実施形態において、識別信号出力部１４は、図５に示すように、検出部１３による、特定の範囲内に含まれる回転数の検出に応じて、ロー信号を出力する。具体的には、識別信号出力部１４は、動作信号出力部１２から出力されるハイ信号に代えて、ロー信号を出力する。識別信号出力部１４は、例えば、動作信号出力部１２から出力されるハイ信号をロー信号に反転して出力する。本実施形態において、識別信号出力部１４は、ファンモータ本体１１への１５Ｖから２０Ｖの電圧値の印可に応じて、ロー信号を出力する。

ファンモータ駆動装置２０は、ファンモータ１０に接続され、ファンモータ１０を駆動する装置である。ファンモータ駆動装置２０は、例えば、ファンコントローラである。ファンモータ駆動装置２０は、ファンモータ１０に駆動電力を供給可能であるとともに、ファンモータ１０の良否を判断する装置である。ファンモータ駆動装置２０は、図６に示すように、電力供給部２１と、動作制御部２２と、判断部２３と、判断結果出力部２４と、を備える。

電力供給部２１は、ファンモータ１０に電力を供給する回路である。電力供給部２１は、ファンモータ１０に所定の動作電圧を印可することで、ファンモータ１０を駆動する。

動作制御部２２は、例えば、ＣＰＵが動作することで構成される。動作制御部２２は、供給される電力を制御することでファンモータ１０の動作を制御する。動作制御部２２は、例えば、電力供給部２１からファンモータ１０に印可される電圧値を変化させることで、ファンモータ１０の動作を制御する。また、動作制御部２２は、ファンモータ１０に印可される電圧値について、ファンモータ１０を通常動作させる電圧値とは異なる所定の電圧値に変化させる。

判断部２３は、例えば、ＣＰＵが動作することで構成される。判断部２３は、ファンモータ１０の動作状態を示す信号であって、動作制御部２２によって制御された所定の動作に応じて出力される識別信号に基づいて、ファンモータ１０の良否を判断する。判断部２３は、動作制御部２２によるファンモータ１０への所定の電圧値の印可により、想定される動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する。本実施形態において、判断部２３は、識別信号としてロー信号を識別できる場合に、ファンモータ１０を良と判断する。一方、判断部２３は、識別信号を識別できない場合（ハイ信号のみの出力である場合）に、ファンモータ１０を否と判断する。すなわち、判断部２３は、識別信号を出力可能なファンモータ１０であるか否かを判断する。

判断結果出力部２４は、例えば、ディスプレイ等の表示装置や、音声を再生する再生装置等である。判断結果出力部２４は、判断部２３による判断結果を出力する。判断結果出力部２４は、例えば、判断結果として、ファンモータ１０の良否を外部に出力する。

次に、ファンモータ１０、ファンモータ駆動装置２０、及び冷却装置１の動作について説明する。
まず、動作制御部２２は、識別信号出力部１４に識別信号を出力させるために、所定の電圧値を電力供給部２１からファンモータ１０に供給させる。ファンモータ本体１１は、所定の電圧値の印可により、回転を開始する。

動作信号出力部１２は、ファンモータ本体１１の回転に伴って、ファンモータ本体１１の回転数を信号として出力する。検出部１３は、動作信号出力部１２によって出力される信号から、ファンモータ本体１１の特定の回転数を検出する。識別信号出力部１４は、検出部１３による特定の回転数の検出に応じて、実際の動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を出力する。本実施形態において、識別信号出力部１４は、ロー信号を識別信号として出力する。

判断部２３は、識別信号を識別することで、ファンモータ１０を良と判断する。具体的には、判断部２３は、ファンモータ１０からの出力信号に識別信号としてロー信号を識別することで、ファンモータ１０を良と判断する。すなわち、判断部２３は、識別信号としてロー信号を識別することで、ファンモータ１０がファンモータ駆動装置２０に用いられるファンモータ１０として適していると判断する。一方、判断部２３は、ファンモータ１０からの出力信号に識別信号を識別できない場合、ファンモータ１０を否と判断する。すなわち、判断部２３は、識別信号を識別できない（ハイ信号のみである場合）場合、ファンモータ１０がファンモータ駆動装置２０に用いられるファンモータ１０として適していないと判断する。その後、動作制御部２２は、ファンモータ１０に、通常の回転数を出力する電圧値（例えば、２０Ｖ）を印可する。これにより、ファンモータ１０は通常状態の回転数で動作する。判断結果出力部２４は、判断部２３による判断結果を外部に出力する。

以上、第１実施形態に係るファンモータ１０、ファンモータ駆動装置２０、及び冷却装置１によれば、以下の効果を奏する。
（１）ファンモータ１０に接続され、ファンモータ１０を駆動するファンモータ駆動装置２０であって、ファンモータ１０の動作を制御する動作制御部２２と、ファンモータ１０の動作状態を示す信号であって、動作制御部２２によって制御された所定の動作に応じて出力される識別信号に基づいて、ファンモータ１０の良否を判断する判断部２３と、を備える。これにより、冷却に適するファンモータ１０について、識別信号を用いて判断することができる。したがって、十分な冷却風を得ることが可能か否かについて、容易に確認することができる。

（２）判断部２３は、動作制御部２２によるファンモータ１０への所定の電圧値の印可により、想定される動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する。ファンモータ１０に印可させる電圧値を所定の値にするだけで識別信号を得ることができるので、ファンモータ１０の良否をより容易に確認することができる。

（３）供給される駆動電力によって動作するファンモータ１０であって、軸心周りに回動する複数のファンブレードを有するファンモータ本体１１と、ファンモータ本体１１の動作状態を信号に変換して出力する動作信号出力部１２と、ファンモータ本体１１の特定の動作状態を検出する検出部１３と、特定の動作状態の検出に応じて、動作信号出力部１２によって出力される信号に代えて、実際の動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を出力する識別信号出力部１４と、を備える。これにより、他のファンモータ１０と容易に識別することが可能なファンモータ１０を提供することができる。

（４）冷却装置１は、上記ファンモータ駆動装置２０と、上記ファンモータ１０と、を備える。これにより、ファンモータ駆動装置２０及びファンモータ１０をセットとして提供することができる。

［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態に係るファンモータ１０、ファンモータ駆動装置２０、及び冷却装置１について、図７及び図８を参照して説明する。第２実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第２実施形態に係るファンモータ１０は、図７に示すように、動作信号出力部１２がファンモータ本体１１の実際の回転数を信号として出力する点で、第１実施形態と異なる。また、第２実施形態に係るファンモータ１０は、識別信号出力部１４が、図８に示すように、実際の回転数とは異なる回転数を識別信号として出力する点で、第１実施形態と異なる。また、第２実施形態に係るファンモータ駆動装置２０は、判断部２３が、動作制御部２２によるファンモータ１０への所定の電圧値の印可により、想定される回転数とは異なる回転数を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する点で、第１実施形態と異なる。判断部２３は、例えば、一定以下の回転数を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する。

具体的には、判断部２３は、ファンモータ１０への所定の電圧値の印可にもかかわらず、想定される回転数（図８では１点鎖線で示す）とは異なる回転数を示す識別信号を識別する。これにより、判断部２３は、識別信号を識別することで、ファンモータ１０がファンモータ駆動装置２０に用いられるファンモータとして適していると判断する。一方、判断部２３は、識別信号を識別できない（想定される回転数と同じ又は略同じ回転数が出力されている）場合、ファンモータ１０がファンモータ駆動装置２０に用いられるファンモータ１０として適していないと判断する。

以上、第２実施形態に係るファンモータ１０、ファンモータ駆動装置２０、及び冷却装置１によれば、以下の効果を奏する。
（５）判断部２３は、動作制御部２２によるファンモータ１０への所定の電圧値の印可により、想定される回転数とは異なる回転数を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する。これにより、ファンモータ１０の回転数をそのまま信号として出力するファンモータ１０であっても、容易にファンモータ１０の良否を容易に確認することができる。

［第３実施形態］
次に、本開示の第３実施形態に係るファンモータ１０、ファンモータ駆動装置２０、及び冷却装置１について、図９及び図１０を参照して説明する。第３実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第３実施形態に係るファンモータ駆動装置２０は、図９に示すように、動作制御部２２が、ファンモータ本体１１の回転数を制御する点で、第１及び第２実施形態と異なる。また、第３実施形態に係るファンモータ１０は、動作信号出力部１２がファンモータ本体１１の実際の回転数を信号として出力する点で、第１実施形態と異なる。また、第３実施形態に係るファンモータ１０は、識別信号出力部１４が、図１０に示すように、実際の回転率とは異なる回転率を識別信号として出力する点で、第１実施形態と異なる。また、第３実施形態に係るファンモータ駆動装置２０は、判断部２３が、動作制御部２２によるファンモータ１０の所定の回転制御により、想定される動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する点で、第１実施形態と異なる。判断部２３は、例えば、一定以下の回転数を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する。

具体的には、判断部２３は、ファンモータ１０への回転数を指定した制御にもかかわらず、想定される回転数（図１０では１点鎖線で示す）とは異なる回転数を示す識別信号を識別する。すなわち、判断部２３は、指定される回転数では出力され得ない回転数を示す識別信号を識別する。判断部２３は、識別信号を識別することで、ファンモータ１０がファンモータ駆動装置２０に用いられるファンモータ１０として適していると判断する。一方、判断部２３は、識別信号を識別できない（想定される回転数と同じ又は略同じ回転数が出力されている）場合、ファンモータ１０がファンモータ駆動装置２０に用いられるファンモータ１０として適していないと判断する。

以上、第３実施形態に係るファンモータ１０、ファンモータ駆動装置２０、及び冷却装置１によれば、以下の効果を奏する。
（６）判断部２３は、動作制御部２２によるファンモータ１０の所定の回転制御により、想定される動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断する。これにより、ファンモータ１０の回転数を制御するファンモータ１０であっても、容易にファンモータ１０の良否を容易に確認することができる。

以上、本開示のファンモータ、ファンモータ駆動装置、及び冷却装置の好ましい各実施形態につき説明したが、本開示は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、上記第１実施形態において、動作制御部２２は、所定の電圧値として、ファンモータ本体１１が回転しない入力電圧（例えば、３Ｖから６Ｖ）をファンモータ１０に印可してもよい。識別信号出力部１４は、図１１に示すように、識別信号としてハイ信号（図１１では１個目の矩形波で示す）を出力してもよい。判断部２３は、識別信号としてハイ信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断してもよい。また、動作制御部２２は、ファンモータ１０の通常動作前に所定の電圧値を印可するとしたが、これに制限されない。動作制御部２２は、ファンモータ１０の通常動作中に、所定のインターバルで所定の電圧値を印可するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態において、動作制御部２２は、所定の電圧値として、ファンモータ本体１１が回転しない入力電圧をファンモータ１０に印可してもよい。識別信号出力部１４は、図１２に示すように、識別信号として一定以上の回転数を示す信号（図１２では矩形波で示す）を出力してもよい。判断部２３は、識別信号として一定以上の回転数を示す信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断してもよい。また、動作制御部２２は、ファンモータ１０の通常動作前に所定の電圧値を印可するとしたが、これに制限されない。動作制御部２２は、ファンモータ１０の通常動作中に、所定のインターバルで所定の電圧値を印可するようにしてもよい。

また、上記第３実施形態において、動作制御部２２は、所定の回転数として、ファンモータ本体１１に通常用いられない回転数でファンモータ１０を制御してもよい。識別信号出力部１４は、図１３に示すように、識別信号として一定以上の回転数を示す信号（図１３では矩形波で示す）を出力してもよい。判断部２３は、識別信号として一定以上の回転数を示す信号を識別することで、ファンモータ１０の良否を判断してもよい。また、動作制御部２２は、ファンモータ１０の通常動作前に所定の電圧値を印可するとしたが、これに制限されない。動作制御部２２は、ファンモータ１０の通常動作中に、所定のインターバルで所定の電圧値を印可するようにしてもよい。

１冷却装置
１０ファンモータ
１１ファンモータ本体
１２動作信号出力部
１３検出部
１４識別信号出力部
２０ファンモータ駆動装置
２２動作制御部
２３判断部

Claims

ファンモータに接続され、前記ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置であって、
前記ファンモータの動作を制御する動作制御部と、
前記ファンモータの動作状態を示す識別信号であって、前記動作制御部によって制御された所定の動作に応じて出力される識別信号に基づいて、前記ファンモータの良否を判断する判断部と、
を備え、
前記識別信号は、前記ファンモータの回転数に対応する値となり、前記ファンモータの回転数が特定の範囲内に含まれる場合には例外的に実際の回転数とは異なる回転数に対応する値となる信号であり、
前記動作制御部は、前記ファンモータに印加される電圧を変化させ、
前記判断部は、前記識別信号の実際の回転数とは異なる回転数に対応する値を識別できる場合に前記ファンモータを良と判断するファンモータ駆動装置。
前記判断部は、前記動作制御部による前記ファンモータへの所定の電圧値の印可により、想定される回転数とは異なる回転数を示す識別信号を識別することで、前記ファンモータの良否を判断する請求項１に記載のファンモータ駆動装置。
供給される駆動電力によって動作するファンモータであって、
軸心周りに回動する複数のファンブレードを有するファンモータ本体と、
前記ファンモータ本体の動作状態を信号に変換して出力する動作信号出力部と、
前記ファンモータ本体の特定の動作状態を検出する検出部と、
特定の動作状態の検出に応じて、前記動作信号出力部によって出力される信号に代えて、実際の動作状態とは異なる動作状態を示す識別信号を出力する識別信号出力部と、
を備え、
前記識別信号出力部は、前記識別信号として、前記ファンモータの回転数に対応する値となり、前記ファンモータの回転数が特定の範囲内に含まれる場合には例外的に実際の回転数とは異なる回転数に対応する値となる信号を出力するファンモータ。
請求項１又は２に記載のファンモータ駆動装置と、
請求項３に記載の前記ファンモータと、
を備える冷却装置。