WO2020003737A1 - 回転異常検知装置、制御方法、回転異常検知方法およびプログラム - Google Patents
回転異常検知装置、制御方法、回転異常検知方法およびプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020003737A1 WO2020003737A1 PCT/JP2019/018167 JP2019018167W WO2020003737A1 WO 2020003737 A1 WO2020003737 A1 WO 2020003737A1 JP 2019018167 W JP2019018167 W JP 2019018167W WO 2020003737 A1 WO2020003737 A1 WO 2020003737A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- area
- rotor
- rotation
- angle
- rotation position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
Definitions
- the present invention relates to a rotation abnormality detection device, a control method, a rotation abnormality detection method, and a program.
- the rotor of the motor may not be able to rotate, for example, when something gets caught on the rotating body attached to the rotating shaft or when dust accumulates around the rotor.
- unusual control such as stopping the current flowing in the driving circuit of the motor is required.
- Japanese Patent No. 5464826 discloses a motor including a protection circuit that detects a lock state of a motor and outputs a motor lock detection signal based on a rotation position detection signal from a Hall element that detects the rotation position of the motor.
- a control circuit is disclosed.
- Patent registered in Japan Japanese Patent No. 5464826
- the rotational position detection signal In order to detect the locked state of the motor with the technique described in Japanese Patent No. 5464826, the rotational position detection signal must be monitored for the time required for the motor rotor to make at least one rotation.
- an object of the present invention is to provide a rotation abnormality detection device, a control method, a rotation abnormality detection method, and a program for more quickly detecting a rotation abnormality of a motor.
- a rotation abnormality detection device is a rotation abnormality detection device for a motor.
- a time monitoring unit that monitors a staying time of the rotor and an abnormality detecting unit that detects a rotation abnormality of the rotor based on the staying time of the rotor in each of the angle regions.
- a control device is a control device that controls electric power supplied to a motor, and the above-described rotation abnormality detection device, when the rotation abnormality detection device detects a rotation abnormality of a rotor, A control unit for stopping power supply to the motor.
- a rotation abnormality detection method is a method of detecting a rotation abnormality of a motor, in which a rotation position of a rotor of the motor is determined, and a rotation region is divided into a plurality of angular regions. Monitoring the stay time during which the rotor stays, and detecting an abnormal rotation of the rotor based on the stay time of the rotor in each of the angle regions.
- a program has a function of causing a computer to determine a rotational position of a rotor of a motor, and a function of monitoring a staying time during which the rotor stays in each angular region obtained by dividing a rotating region into a plurality of regions.
- the present invention it is possible to detect the abnormal rotation of the rotor without waiting for the elapse of the time required for the rotor to make one rotation by monitoring the stay time after entering each angle region.
- FIG. 1 is a block diagram showing a control system of a motor having a rotation abnormality detection device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a graph showing an example of the output of the Hall element used in the embodiment.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an angle range and an angle area used in the embodiment.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a concept of an area used in the embodiment.
- FIG. 5 is a part of a flowchart illustrating a control operation performed by the rotation abnormality detection device according to the embodiment when the motor is rotating forward.
- FIG. 6 is a continuation of the flowchart of FIG.
- FIG. 7 is a continuation of the flowchart of FIG.
- FIG. 8 is a continuation of the flowchart of FIG. FIG.
- FIG. 9 is a continuation of the flowchart of FIG.
- FIG. 10 is a continuation of the flowchart of FIG.
- FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of various abnormalities detected in the embodiment.
- FIG. 12 is a table showing the main points of the control operation of the rotation abnormality detection device at the time of forward rotation of the motor.
- FIG. 13 is a table showing the main points of the control operation of the rotation abnormality detection device at the time of reverse rotation of the motor.
- FIG. 14 is a diagram illustrating an example of assignment of an angle region at a high speed rotation of the motor.
- FIG. 15 is a diagram showing another example of the assignment of the angle regions at the high speed rotation of the motor.
- FIG. 12 is a table showing the main points of the control operation of the rotation abnormality detection device at the time of forward rotation of the motor.
- FIG. 13 is a table showing the main points of the control operation of the rotation abnormality detection device at the time of reverse rotation of the motor.
- FIG. 14 is
- FIG. 16 is a flowchart showing a simple control operation executed by the rotation abnormality detection device at the time of high-speed normal rotation of the motor.
- FIG. 17 is a table showing the essential points of a simple control operation of the rotation abnormality detection device at the time of high-speed normal rotation of the motor.
- FIG. 18 is a table showing the essential points of a simple control operation of the rotation abnormality detection device at the time of high-speed reverse rotation of the motor.
- FIG. 19 is a diagram showing an angle range and an angle area used in the modification.
- FIG. 20 is a diagram showing an angle range and an angle area used in the modification.
- FIG. 1 is a block diagram showing a control system of a motor according to an embodiment of the present invention.
- the motor control system includes a motor drive device 2, a motor 4, an inverter 6, a gate driver 8, a rotational position measuring device 12, an A / D converter 14, a rotational angle obtaining device 16, a motor rotational abnormality detecting device 18, and an oscillation circuit. 20.
- the motor drive device (control unit) 2 generates a control signal for rotating the motor 4 and supplies the control signal to the gate driver 8.
- the motor 4 is, for example, a three-phase brushless DC motor.
- the present invention is applicable to other motors.
- a fan of an outdoor unit for air conditioning is attached to the rotating shaft 4A of the motor 4.
- the use of the motor is not limited.
- the inverter 6 has a plurality of switches connected to a plurality of coils (not shown) of the stator 4B of the motor 4.
- the gate driver 8 drives a switch in the inverter 6 in response to a control signal received from the motor drive device 2.
- the rotation position measurement device 12 supplies a measurement signal indicating the rotation position (rotation angle position) of the rotor 4C of the motor 4 to the A / D converter 14.
- the rotation position measuring device 12 has, for example, three Hall elements, and these Hall elements are arranged around the rotor 4C at equal angular intervals.
- the rotational position measuring device 12 may be a resolver type measuring device or a rotary encoder type measuring device.
- the A / D converter 14 converts the analog measurement signal supplied from the rotation position measurement device 12 into a digital measurement signal, and supplies the digital measurement signal to the rotation angle acquisition device 16.
- the rotation angle acquisition device 16 calculates the rotation position of the rotor 4C of the motor 4 based on the digital measurement signal, and generates measurement information indicating the rotation position.
- the rotation angle acquisition device 16 supplies the measurement information to the motor drive device 2 and the rotation abnormality detection device 18.
- the oscillation circuit 20 supplies the clock signal to the motor drive device 2 and the rotation abnormality detection device 18.
- the motor drive device 2 generates the above control signal using the measurement information supplied from the rotation angle acquisition device 16 and the clock signal supplied from the oscillation circuit 20.
- the rotation abnormality detection device 18 includes a processing device 22, a storage device 24, and an information presentation device 26.
- the processing device 22 is, for example, a CPU (Central Processing Unit).
- the processing device 22 operates by reading and executing a program stored in a recording medium (for example, the storage device 24). Therefore, the program (program code) read from the recording medium realizes the function of the embodiment.
- a recording medium on which the program is recorded can constitute the present invention.
- the processing device 22 detects abnormal rotation of the rotor 4C of the motor 4 using the measurement information supplied from the rotation angle acquisition device 16 and the clock signal supplied from the oscillation circuit 20.
- the functions of the processing device 22 can be classified into a function of a rotational position determination unit, a function of a time monitoring unit, and a function of an abnormality detection unit.
- the rotation position determination unit determines the rotation position of the rotor 4C based on the measurement information from the rotation angle acquisition device 16 that indicates the rotation position of the rotor 4C of the motor 4.
- the function of the rotation position determining unit has the function of an area specifying unit described later.
- the time monitoring unit monitors a stay time after the rotation position of the rotor 4C determined by the rotation position determination unit enters each of a plurality of angle regions in the rotation direction of the rotor 4C.
- the abnormality detection unit detects a rotation abnormality of the rotor 4C based on the stay time of the rotor 4C in each angle region.
- the rotation abnormality detection device 18 Upon detecting the rotation abnormality of the rotor 4C, the rotation abnormality detection device 18 supplies a detection signal to the motor drive device 2 to stop the rotation of the motor 4. When the detection signal is supplied (when the rotation abnormality detection device 18 detects the rotation abnormality of the rotor 4C), the motor drive device 2 stops supplying power to the motor 4.
- a plurality of types of parameters are stored in the storage device 24. These parameters include a count value, an area identifier, a first abnormal area count value, and a second abnormal area count value, which will be described later.
- the information presenting device 26 is, for example, a display device, a sound generating device, or a combination thereof, and notifies the user of the abnormal rotation of the motor 4 when the abnormal rotation of the motor 4 occurs.
- the display device may be, for example, an LED (Light Emitting Diode).
- the rotation abnormality detection device 18 supplies a detection signal indicating the type of the rotation abnormality to the information presentation device 26.
- the information presentation device 26 which is an LED, blinks in a different blink pattern according to the type of the detection signal.
- the occurrence of the rotation abnormality and the type thereof may be notified to the user.
- the information presentation device 26 is of another type, when a detection signal is supplied, the information presentation device 26 displays an image corresponding to the type of the detection signal or generates a sound corresponding to the type of the detection signal. Both of these may be performed to notify the user of the occurrence and type of rotation abnormality.
- FIG. 2 is a graph showing an example of outputs of three Hall elements of the rotational position measuring device 12 used in the present embodiment.
- Hu, Hv, and Hw indicate outputs of three Hall elements, respectively. Since the three Hall elements are arranged around the rotor 4C at equal angular intervals, when the rotor 4C is in a steady rotation, the outputs Hu, Hv, and Hw have the same period and have the same phase. The time is shifted by a time corresponding to the difference (120 °). Measurement information corresponding to the outputs Hu, Hv, Hw is supplied from the rotation angle acquisition device 16 to the rotation abnormality detection device 18. The processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 determines which of the outputs Hu, Hv, and Hw is at a higher voltage to determine in which angular region the rotational position of the rotor 4C is located.
- FIG. 3 shows the concept of the angle region used in the present embodiment.
- FIG. 3 shows a space having an electric angle of 360 ° of the motor 4.
- the angle ranges 1 to 12 are classified according to the relationship between the outputs Hu, Hv, and Hw of the Hall elements, and each has a magnitude of 30 ° electrical angle.
- angle ranges 1 to 12 are assigned to the angle ranges 1 to 12. That is, the angle area 1 is assigned to four angular ranges 1, 4, 7, and 10 at regular intervals, and the angular area 2 is assigned to four angular ranges 2, 5, 8, and 11 at regular intervals. The angular area 3 is allocated to four angular ranges 3, 6, 9, and 12 at regular intervals.
- the motor 4 is a three-phase brushless DC motor, and as shown in FIG. This is for determining the area.
- Another reason is that it is convenient to grasp the state of the rotational position of the rotor 4C in association with three types of angle regions.
- the three types of angle regions are an angle region where the rotor 4C is assumed to be located at a certain time, an angle region where the rotor 4C is assumed to be located immediately before, and a case where the rotor 4C is located next. It is an angle region where The processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 identifies not the angle ranges 1 to 12, but the angle regions 1 to 3.
- the angle region 1 is the angle region X
- the angle region 3 is the immediately preceding angle region X-1
- the angle region 2 is the next angle region X + 1.
- the angle area 2 is the angle area X
- the angle area 1 is the immediately preceding angle area X-1
- the angle area 3 is the next angle area X + 1.
- the angle area 3 is the angle area X
- the angle area 2 is the immediately preceding angle area X-1
- the angle area 1 is the next angle area X + 1.
- FIG. 4 shows the concept of the area used in the present embodiment.
- the left side of FIG. 4 shows an area when the rotor 4C rotates forward, that is, rotates counterclockwise in the figure, and the right side of FIG. 4 shows an area when the rotor 4C rotates reversely, that is, rotates clockwise in the figure.
- each angle region is divided into two areas for convenience of detecting rotation abnormality of the rotor 4C. That is, the angle area 1 is divided into an area 11 and an area 12, the angle area 2 is divided into an area 21 and an area 22, and the angle area 3 is divided into an area 31 and an area 32.
- a symbol “X1” is assigned to an area on the upstream side in the rotation direction, and a symbol “X2” is assigned to an area on the downstream side.
- FIG. 4 appears to show the geometric relationship between the angular region and the area, in practice, the area is a temporally defined area.
- the rotation abnormality detection device 18 determines that the rotation position of the rotor 4C has entered the first area X1.
- the rotation abnormality detecting device 18 determines that the rotor 4C has entered the second area X2 when a predetermined time has elapsed after the rotor 4C entered the area X1. This is based on the assumption that the rotor 4C rotates normally.
- the ratio of the residence time of the rotor 4C in the first area X1 and the second area X2 in each angle region X is, for example, about 1: 9. Therefore, when the rotor 4C rotates normally, the ratio of the angle between the first area X1 and the second area X2 is, for example, about 1: 9.
- the processing device 22 of the rotation abnormality detecting device 18 determines that the rotational position of the rotor 4C has returned from the first area X1 of the angle area X to the second area (X-1) 2 of the immediately preceding angle area X-1. Neither does it determine that the area has returned from the second area X2 to the first area X1. Also in this regard, the area is a temporally defined area, not a geometric one.
- the function of the rotation position determination unit of the processing device 22 is a function of an area identification unit that identifies whether the rotation position of the rotor 4C is located in the first area or the second area depending on an area identifier described later. Having.
- the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 detects various rotation abnormalities of the rotor 4C based on the measurement information indicating the rotational position of the rotor 4C and the area thus defined in time.
- Various types of rotational abnormalities can be detected by detecting rotational abnormalities not only depending on the measurement information derived from the rotational position measuring device 12 but also on a temporally defined area.
- the rotation abnormality detection device 18 does not detect abnormality of the motor 4. Therefore, it is possible to reduce erroneous detection of the abnormality of the motor 4 immediately after the change of the angle region.
- FIGS. 5 to 10 constitute one flowchart showing a control operation executed by the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 when the motor 4 rotates forward. This control operation is executed in a predetermined short control cycle.
- the processing device 22 monitors the clock signal supplied from the oscillation circuit 20, and periodically starts the control operation shown in FIGS.
- parameters stored in the storage device 24 and used in the control operation of the processing device 22 will be described. These parameters include a count value, an area identifier, a first abnormal area count value, and a second abnormal area count value.
- the processing device 22 updates these parameters stored in the storage device 24 as described below, and uses the updated parameters to detect abnormal rotation of the motor 4.
- the count value is reset when it is detected that the rotational position of the rotor 4C has entered each angular region (for example, step S21 in FIG. 6).
- the count value is incremented by one in each control cycle (step S1 in FIGS. 5 to 10). Therefore, the count value is a multiple of the control cycle after the rotation position of the rotor 4C enters a certain angle region, and corresponds to the stay time after the rotation position of the rotor 4C enters a certain angle region.
- the area identifier indicates in which area the rotational position of the rotor 4C is located.
- the area identifier is changed from (X-1) 2 indicating the second area of the angle area preceding the angle area to the second area of the angle area.
- the area is changed to X1 indicating area 1 (for example, step S20 in FIG. 6).
- the area identifier is changed from 32 indicating the second area of the angle area 3 to 11 indicating the first area of the angle area 1.
- the area identifier is changed from X1 indicating the first area to the second area. (For example, step S6 in FIG. 5).
- the function of the area specifying unit of the processing device 22 refers to the area identifier stored in the storage device 24 to specify whether the rotational position of the rotor 4C is located in the first area or the second area.
- the area identifier does not return from X1 to the immediately preceding value (X-1) 2, nor does it return from X2 to the immediately preceding value X1.
- the first abnormal area count value is an index indicating the number of discrepancies between the measured angular area related to the rotational position of the rotor 4C and the specified area.
- the first abnormal area count value is reset (for example, Step S4 in FIG. 5). If it is determined that the rotational position of the rotor 4C is located in a certain angle area X, and the area identifier indicates the second area X2 of the angle area X, the first abnormal area count value does not increase.
- the area identifier indicates the first area (X + 1) 1 of the next angular area
- the first abnormal area count value is incremented by one. (For example, step S13 and step S15 in FIG. 6).
- the fact that the area identifier indicates the first area (X + 1) 1 of the next angle area X + 1 means that the rotation position of the rotor 4C has already entered the next angle area X + 1 based on the measurement information from the rotation angle acquisition device 16. Has been detected. Nevertheless, the determination that the rotational position of the rotor 4C is located in the angular area X means that the motor 4 is in an abnormal state in the sense that the angular area has returned although the area identifier has advanced. . The fact that the first abnormal area count value is 1 or more means that the angle area has returned although the area identifier has advanced. Therefore, the first abnormal area count value corresponds to the stay time existing in the immediately preceding angular region after the rotational position of the rotor 4C once enters a certain angular region.
- the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 detects a rotation abnormality of the motor 4 (step S17 in FIG. 6).
- the reason why the rotation abnormality is not detected until the predetermined number of times is that the measurement signal of the rotation position measurement device 12 may include an error. That is, by using the first abnormal area count value, erroneous detection of an abnormality of the motor 4 can be reduced.
- the second abnormal area count value is also an index indicating the number of discrepancies between the measured angular area related to the rotational position of the rotor 4C and the specified area.
- the area identifier indicates the first area (X + 1) 1 of the next angular area
- the first abnormal area count value is zero. If there is, the second abnormal area count value is incremented by 1 (for example, step S11 in FIG. 6).
- the fact that the area identifier indicates the first area (X + 1) 1 of the next angle area X + 1 means that the rotation position of the rotor 4C has already entered the next angle area X + 1 based on the measurement information from the rotation angle acquisition device 16. Has been detected. Nevertheless, the determination that the rotational position of the rotor 4C is located in the angular area X means that the motor 4 is in an abnormal state in the sense that the angular area has returned although the area identifier has advanced. . The fact that the second abnormal area count value is 1 or more means that the angle area has returned although the area identifier has advanced.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 detects a rotation abnormality of the motor 4 (step S14 in FIG. 6).
- the reason why the rotation abnormality is not detected until the predetermined number of times is that the measurement signal of the rotation position measurement device 12 may include an error. That is, by using the second abnormal area count value, erroneous detection of an abnormality of the motor 4 can be reduced.
- step S1 the processing device 22 increments the count value by one.
- step S2 the rotation position determination unit of the processing device 22 determines in which angular region the rotation position of the rotor 4C is located based on the measurement information from the rotation angle acquisition device 16.
- step S3 the area identification unit of the processing device 22 determines that the area identifiers stored in the storage device 24 are 11, 12, 21, 22, 31,. It specifies which of the values is 32. That is, in step S3, the area specifying unit of the processing device 22 specifies which area the rotational position of the rotor 4C is located on the basis of the area identifier stored in the storage device 24.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 stores the information in the storage device 24 in step S4.
- the reset first abnormal area count value is reset.
- the processing device 22 determines whether the count value stored in the storage device 24 has reached the threshold value i.
- the threshold i can be called a second threshold. i is an integer of 1 or more. If the count value is less than the threshold value i, the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- step S6 the processing device 22 changes the area identifiers stored in the storage device 24 from 11 to 12 (the second area 12 As shown).
- the processing device 22 changes the area identifiers stored in the storage device 24 from 11 to 12 (the second area 12 As shown).
- the count value corresponding to the stay time of the rotor 4C in the angle area X reaches the threshold value i
- the rotation position of the rotor 4C shifts from the first area X1 to the second area X2.
- the area specifying unit of the processing device 22 specifies. By dividing the angle area into two areas according to the stay time, appropriate abnormality detection can be performed.
- step S3 If it is specified in step S3 that the area identifier indicates the second area 12 of the same angular area 1 as the angular area 1 determined in step S2, the processing device 22 stores the information in the storage device 24 in step S8. It is determined whether or not the count value has reached the threshold value n.
- the threshold n can be called a first threshold. n is an integer much larger than i. If the count value is less than the threshold value n, the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- step S9 the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L3 of the motor 4.
- the rotation abnormality L3 can be referred to as a first type of rotation abnormality.
- the processing device 22 supplies the detection signal to the motor drive device 2, stops the power supply to the motor 4 by the motor drive device 2, and stops the rotation of the motor 4. Further, the abnormality detection unit of the processing device 22 supplies a detection signal indicating the rotation abnormality L3 to the information presentation device 26 to notify the user of the occurrence of the rotation abnormality L3.
- the rotation abnormality L3 is an abnormality in which the residence time of the rotor 4C in the angle region X is too long. As described above, when the stay time of the rotor 4C in the angle region X reaches the threshold value n, the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L3.
- the processing device 22 stores the information in step S10. It is determined whether the first abnormal area count value stored in the device 24 is zero.
- step S10 the processing device 22 increments the second abnormal area count value stored in the storage device 24 by 1 in step S11.
- step S12 the processing device 22 determines whether or not the second abnormal area count value stored in the storage device 24 has reached the threshold value k. k is an integer of 1 or more. If the second abnormal area count value is less than the threshold value k, the processing device 22 increments the first abnormal area count value stored in the storage device 24 by one in step S13. After step S13, the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- step S14 the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L1-1 of the motor 4.
- the rotation abnormality L1-1 can be referred to as a third type of rotation abnormality.
- the processing device 22 supplies the detection signal to the motor drive device 2, stops the power supply to the motor 4 by the motor drive device 2, and stops the rotation of the motor 4. Further, the abnormality detection unit of the processing device 22 supplies a detection signal indicating the rotation abnormality L1-1 to the information presentation device 26 to notify the user of the occurrence of the rotation abnormality L1-1.
- the rotation abnormality L1-1 is an abnormality in which the rotor 4C is locked in the vicinity of the boundary between the angle regions and causes minute vibration.
- step S10 determines whether or not the first abnormal area count value stored in the storage device 24 has reached the threshold j third threshold.
- the threshold j can be referred to as a third threshold. j is an integer of 1 or more, and is much smaller than i. That is, there is a relationship j ⁇ i ⁇ n. If the first abnormal area count value is less than the threshold value j, the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- step S17 the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L1-2 of the motor 4.
- the rotation abnormality L1-2 can be referred to as a second type of rotation abnormality.
- the processing device 22 supplies the detection signal to the motor drive device 2, stops the power supply to the motor 4 by the motor drive device 2, and stops the rotation of the motor 4.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 supplies a detection signal indicating the rotation abnormality L1-2 to the information presentation device 26 to notify the user of the occurrence of the rotation abnormality L1-2.
- step S17 the control operation ends, but the control operation is not started in the next control cycle unless the recovery of the motor 4 is completed.
- the rotation abnormality L1-2 is an abnormality in which the rotor 4C is locked in the vicinity of the boundary between the angle regions and causes relatively large amplitude vibration.
- step S2 If it is determined in step S2 that the rotation position of the rotor 4C is located in the angle area 1, and if the area identifier indicates the first area 21 of the next angle area 2 in step S3, the first position is determined in step S13 or step S15.
- the abnormal area count value is incremented by one. As described above, when the rotational position of the rotor 4C is located in a certain angle region X, the rotational position of the rotor 4C is determined to be equal to the rotational position of the next angular region X + 1 after the angular region X when the rotational position determination unit of the processing device 22 determines.
- the abnormality detecting unit of the processing device 22 When located in the first area (X + 1) 1, the abnormality detecting unit of the processing device 22 increases the first abnormal area count value each time the area specifying unit of the processing device 22 specifies. Therefore, the first abnormal area count value corresponds to the time when the area identifier indicates the first area (X + 1) 1 of the next angular area X + 1 even though the rotational position of the rotor 4C is located in the angular area X. I do.
- step S2 it is determined in step S2 that the rotational position of the rotor 4C is located in the angular area 1, and in step S3, the area identifier indicates the first area 21 of the next angular area 2, and the first abnormal area count value is zero. If there is, in step S11, the second abnormal area count value is incremented by one.
- the rotational position determination unit of the processing device 22 determines that the rotational position of the rotor 4C is the first rotational position of the next angular region X + 1 of the angular region X. If the first abnormal area count value is zero when the area specifying unit of the processing device 22 specifies the second abnormal area count value in the area (X + 1) 1 of the processing device 22, The abnormality detection unit is increased.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 When the area identifier indicates the second area 22 of the angle area 2 next to the angle area 1 determined in step S2 in step S3, the abnormality detection unit of the processing device 22 The abnormality L2 is detected.
- the rotation abnormality L2 can be referred to as a fourth type of rotation abnormality.
- the processing device 22 supplies the detection signal to the motor drive device 2, stops the power supply to the motor 4 by the motor drive device 2, and stops the rotation of the motor 4. Further, the abnormality detection unit of the processing device 22 supplies a detection signal indicating the rotation abnormality L2 to the information presentation device 26 to notify the user of the occurrence of the rotation abnormality L2.
- the control operation ends, but the control operation is not started in the next control cycle unless the recovery of the motor 4 is completed.
- the rotation abnormality L2 is an abnormality in which the rotor 4C is locked near the boundary between the angle regions.
- the rotational position determination unit of the processing device 22 determines that the rotational position of the rotor 4C is the first rotational position of the next angular region X + 1 of the angular region X.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L2.
- step S19 the processing device 22 sends an error signal to the information presentation device 26 in step S19. To notify the user of the occurrence of the error. At this time, the processing device 22 does not stop the motor drive device 2 from supplying power to the motor 4. After step S19, the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- the area identification unit of the processing device 22 stores the information in the storage device 24 in step S20.
- the stored area identifier is changed from 32 to 11 (to indicate the first area 11 of the angle area 1).
- the area specifying unit specifies the rotation position, and the rotation position of the rotor 4C is the next angle region of the angle region X
- the area identification unit of the processing device 22 identifies that the rotation position of the rotor 4C has shifted to the first area (X + 1) 1 of the next angular area.
- step S21 the time monitoring unit of the processing device 22 resets the count value stored in the storage device 24.
- step S21 the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- the time monitoring unit of the processing device 22 resets the count value (that is, starts counting the stay time) when the rotation position determination unit determines. Therefore, the time monitoring unit of the processing device 22 starts counting the staying time at an appropriate time by considering the area without depending only on the measurement information in which noise may be mixed.
- the detection unit can appropriately detect the rotation abnormality of the rotor.
- step S2 If it is determined in step S2 that the rotational position of the rotor 4C is located in the angle region 2, the control operation proceeds as shown in FIGS. If it is determined in step S2 that the rotational position of the rotor 4C is located in the angle region 3, the control operation proceeds as shown in FIGS. Although the description of the control operation in these cases is omitted, the control operation in these cases will be understood by referring to the above description.
- FIG. 11 is a schematic diagram showing examples of various abnormalities detected in the present embodiment.
- the rotation abnormality L1-1 is an abnormality in which the rotor 4C is locked near the boundary between the angle regions and causes minute vibration.
- the rotation abnormality L1-1 can be referred to as a third type of rotation abnormality.
- the rotation abnormality L1-1 typically involves a small vibration at a position exemplified by the solid line in FIG.
- the rotation abnormality L1-1 is detected when the second abnormal area count value reaches the threshold value k (for example, step S14 in FIG. 6).
- the threshold value k can be called a fourth threshold value.
- the area identifier indicates the first area (X + 1) 1 of the next angle area, and If it is determined that the abnormal area count value of 1 is zero, it is increased (for example, step S11 in FIG. 6). That is, once the rotational position of the rotor 4C shifts from one angle area X to the next angle area X + 1, it is determined that the rotor 4C returns to the certain angle area X, and the first abnormal area count value is zero.
- the second abnormal area count value is increased.
- the rotation abnormality L1-1 is detected.
- the processing device 22 does not detect the rotation abnormality L1-1 until the second abnormal area count value reaches the threshold value k, erroneous detection of an abnormality of the motor 4 can be reduced.
- the rotation abnormality L1-2 is caused by the rotor 4C being locked in the vicinity of the boundary between the angular regions, causing an abnormality causing relatively large amplitude vibration, or a minute vibration in a range different from the rotation abnormality L1-2. Is abnormal.
- the rotation abnormality L1-2 can be referred to as a second type of rotation abnormality.
- the rotation abnormality L1-2 is accompanied by relatively large amplitude vibration at the position exemplified by the solid line in FIG.
- the abnormal rotation L1-2 is accompanied by minute vibration in the region X-1 near the boundary between the angular regions but immediately before the minute vibration of the abnormal rotation L1-1.
- the rotation abnormality L1-2 is detected when the first abnormal area count value reaches the threshold value j (for example, step S17 in FIG. 6).
- the first abnormal area count value increases when the area identifier indicates the first area (X + 1) 1 of the next angular area even though it is determined that the rotational position of the rotor 4C is located in a certain angular area X. (For example, step S13 and step S15 in FIG. 6). That is, once it is determined that the rotational position of the rotor 4C has shifted from one angle area X to the next angle area X + 1 and then returned to the certain angle area X, the first abnormal area count value increases.
- the rotation abnormality L1-2 is detected. Detecting that the rotor 4C generates relatively large amplitude vibration near the boundary of the angular region by considering the area where the rotational position is located, without depending only on the measurement information in which noise may be mixed. Can be. Further, since the processing device 22 does not detect the rotation abnormality L1-2 until the first abnormal area count value reaches the threshold value j, erroneous detection of an abnormality of the motor 4 can be reduced.
- the abnormal rotation L1-2 is accompanied by a relatively large amplitude vibration or a minute vibration on the immediately preceding region X-1.
- the rotation abnormality L2 is an abnormality in which the rotor 4C is locked near the boundary between the angle regions.
- the rotation abnormality L2 can be referred to as a fourth type of rotation abnormality.
- the rotation abnormality L2 is accompanied by a return movement from the angle region to the immediately preceding angle region as shown in FIG.
- the rotation abnormality L2 is detected when the area identifier indicates the second area (X + 1) 2 of the next angle area although it is determined that the rotation position of the rotor 4C is located in a certain angle area X (for example, , Step S18 in FIG. 6).
- the area identifier indicates the second area (X + 1) 2 of the next angle area
- the count value reaches the threshold value i after it is determined that the rotational position of the rotor 4C is located in the next angle area X + 1.
- Has elapsed see, for example, step S20 in FIG. 6 and step S6 in FIG. 5).
- the rotation abnormality L2 is detected.
- the locked state of the rotor can be detected by considering the time without depending only on the measurement information in which noise may be mixed. Since the threshold value i is smaller than the threshold value n, the rotation abnormality L2 of the rotor 4C can be detected without waiting for the time required for the rotor 4C to make one rotation.
- the rotation abnormality L3 is an abnormality in which the staying time of the rotor 4C in the angle region X is too long.
- the rotation abnormality L3 can be referred to as a first type of rotation abnormality.
- the rotation abnormality L3 is accompanied by stagnation of the angular position of the rotor 4C in the area illustrated in FIG.
- the rotation abnormality L3 is detected when the count value reaches the threshold value n (for example, step S9 in FIG. 5).
- the count value corresponds to a stay time after the rotation position of the rotor 4C enters the angle region X.
- the rotation abnormality L3 of the rotor 4C is detected, so that the time required for the rotor 4C to make one rotation does not have to be elapsed.
- the rotation abnormality L3 of the rotor 4C can be detected.
- the error signal is output when the area identifier indicates the first area (X-1) 1 of the immediately preceding angle area X-1 although it is determined that the rotational position of the rotor 4C is located in a certain angle area X. It is generated by the device 22 and supplied to the information presentation device 26 (for example, step S19 in FIG. 6). Immediately after the rotation position of the rotor 4C enters the immediately preceding angular area X-1 (without passing through the first area (X-1) 1 to the second area (X-1) 2), the rotation of the rotor 4C is started. It is unlikely that the position is determined to be located in the next angle area X.
- the processing device 22 outputs an error signal, and the information presentation device 26 alerts the user.
- the situation that triggers the error signal can be considered to be a measurement error of the rotation position measurement device 12, a calculation error of the rotation angle acquisition device 16, or an operation programming error of the processing device 22. Then, the processing device 22 does not stop the rotation of the motor 4 even if the error signal is generated.
- FIGS. 5 to 10 show the control operation executed by the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 when the motor 4 rotates forward.
- FIG. 12 is a table showing the main points of this control operation.
- FIG. 13 is a table showing the main points of the control operation executed by the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 when the motor 4 rotates in the reverse direction.
- the operations in FIGS. 12 and 13 are the same.
- the rotation position of the rotor 4C in FIG. 12 is in the angular region X and the area identifier is (X-1) 1 or (X-1) 2
- the operation in FIG. The operation is the same as that in the case of being in the area X and the area identifier being (X + 1) 1 or (X + 1) 2.
- the rotation position of the rotor 4C in FIG. 12 is in the angular region X and the area identifier is (X + 1) 1 or (X + 1) 2
- the operation in FIG. is the same as that when the area identifier is (X-1) 1 or (X-1) 2.
- FIG. 13 A flowchart corresponding to FIG. 13 showing the control operation executed by the processing device 22 of the rotation abnormality detecting device 18 when the motor 4 rotates in the reverse direction is omitted.
- the control operation during the reverse rotation will be understood.
- the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 set the first threshold n, the second threshold i, the third threshold j, and the fourth threshold k to be smaller as the rotation speed of the rotor 4C is higher. . Accordingly, the processing device 22 can appropriately perform abnormality detection according to a change in the rotation speed of the motor 4.
- the rotation abnormality L2 is immediately detected. It is detected (for example, steps S2, S3, S18 in FIG. 6).
- the count value is similar to the first abnormal area count value, and it is determined that the rotation position of the rotor 4C is located in a certain angle area X, and the area identifier is the second area (X + 1) of the next angle area.
- the processing device 22 may count a count value that increases when indicating 2, and when the count value reaches a threshold value, the processing device 22 may detect the rotation abnormality L2. In this case, erroneous detection of an abnormality of the motor 4 can be reduced. In particular, when the motor 4 rotates at a very low speed, the false detection can be significantly reduced by comparing such a count value with a threshold value.
- FIG. 14 is a diagram showing an example of assignment of an angle area at a high-speed rotation of the motor 4.
- FIG. 14 shows a space including the rotor 4C viewed along the axial direction of the rotor 4C of the motor 4 as in FIG. 3, and the center of the figure coincides with the center of the rotor 4C.
- an angle area 1 is assigned to four adjacent angle ranges 1 to 4
- an angle area 2 is assigned to four adjacent angle ranges 5 to 8
- an angle area 2 is assigned to four adjacent angle ranges 9 to 12. 3 is assigned.
- the processing device 22 uses the assignment shown in FIG. 3, and when the rotation speed of the rotor 4C is larger than the threshold value, the processing device 22 uses the assignment shown in FIG. Use When the rotation speed of the rotor 4C is equal to the threshold, any of the assignments in FIG. 3 and FIG. 14 may be used.
- an angle area 1 is assigned to two adjacent angle ranges 1 and 2
- an angle area 2 is assigned to two adjacent angle ranges 3 and 4
- an angle area 2 is assigned to two adjacent angle ranges 5 and 6.
- An angle area 3 is assigned.
- an angle region 1 is assigned to two adjacent angle ranges 7 and 8
- an angle region 2 is assigned to two adjacent angle ranges 9 and 10
- an angle region 3 is assigned to two adjacent angle ranges 11 and 12. Assigned.
- the processing device 22 uses the assignment shown in FIG. 3, and when the rotation speed of the rotor 4C is larger than the threshold value a, the processing device 22 Use the assignment shown.
- the rotation speed of the rotor 4C is equal to the threshold value a
- any of the assignments shown in FIGS. 3 and 15 may be used.
- the processing device 22 uses the assignment shown in FIG. 15, and when the rotation speed of the rotor 4C is larger than the threshold value b, the processing device 22 Use the assignment shown.
- the threshold value b is higher than the threshold value a.
- any of the assignments shown in FIGS. 15 and 14 may be used.
- FIG. 16 is a flowchart showing a simple control operation performed by the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 when the motor 4 rotates at high speed in the normal direction.
- the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 shifts to the high-speed mode and executes the control operation of FIG. If it is smaller, the mode shifts to the low-speed mode, and the control operations in FIGS. 5 to 10 are executed.
- the rotation speed of the rotor 4C is equal to the threshold, any control operation may be performed.
- the control operation in the high-speed mode in FIG. 16 is executed in a predetermined short control cycle.
- the processing device 22 monitors the clock signal supplied from the oscillation circuit 20, and periodically starts the control operation shown in FIG.
- each angle region corresponds to one area, and the processing device 22 uses only the count value and the area identifier among the above parameters.
- the count value is reset when it is detected that the rotational position of the rotor 4C has entered each angle region (for example, step S30 in FIG. 16).
- the count value is incremented by one in each control cycle (Step S22 in FIG. 16). Therefore, the count value is a multiple of the control cycle after the rotation position of the rotor 4C enters a certain angle region (in the high-speed mode, that is, a certain area), and is an angle region where the rotation position of the rotor 4C is in a certain angle region (the high-speed mode , That is, the stay time after entering a certain area).
- the area identifier indicates in which area the rotational position of the rotor 4C is located.
- the area identifier is changed from X-1 indicating an area corresponding to the angle area X-1 preceding the angle area to the angle area X. Is changed to X indicating an area to be changed (for example, step S29 in FIG. 16).
- the area identifier does not return from X to the previous value X-1.
- the rotation position determination unit of the processing device 22 has an area specifying unit that specifies an area where the rotation position of the rotor 4C is located, depending on the area identifier. In addition, the rotation position determination unit of the processing device 22 determines the angle region where the rotation position of the rotor 4C is located, based on the measurement information from the rotation angle acquisition device 16 that indicates the rotation position of the rotor 4C.
- step S22 the processing device 22 increments the count value by one.
- step S23 the rotation position determination unit of the processing device 22 determines which angle region the rotation position of the rotor 4C is located based on the measurement information from the rotation angle acquisition device 16.
- step S24 the area identifying unit of the processing device 22 determines whether the area identifier stored in the storage device 24 is any one of 1, 2, and 3. Is specified. That is, in step S24, the area specifying unit of the processing device 22 specifies which area the rotational position of the rotor 4C is located on the basis of the area identifier stored in the storage device 24.
- the processing device 22 determines in step S25 that the count value stored in the storage device 24 It is determined whether the threshold value n, that is, the first threshold value has been reached. n is an integer of 1 or more. If the count value is less than the threshold value n, the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 detects a rotation abnormality L3 of the motor 4 in step S26. At this time, the processing device 22 supplies the detection signal to the motor drive device 2, stops the power supply to the motor 4 by the motor drive device 2, and stops the rotation of the motor 4. Further, the abnormality detection unit of the processing device 22 supplies a detection signal indicating the rotation abnormality L3 to the information presentation device 26 to notify the user of the occurrence of the rotation abnormality L3. After step S26, the control operation ends, but the control operation is not started in the next control cycle unless the recovery of the motor 4 is completed.
- the rotation abnormality L3 is an abnormality in which the residence time of the rotor 4C in the angular area X (the area X in the high-speed mode) is too long.
- the rotation position determination unit of the processing device 22 determines, and when the rotation position of the rotor 4C is located in the area X corresponding to the angle area X,
- the area specifying unit of the processing device 22 specifies, when the stay time of the rotor 4C reaches the threshold value n, the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L3.
- step S27 the count value stored in the storage device 24. Is determined to have reached the threshold i, that is, the second threshold. i is an integer greater than or equal to 1 and is much smaller than n. If the count value is less than the threshold value i, the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- step S28 the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L2 of the motor 4.
- the processing device 22 supplies the detection signal to the motor drive device 2, stops the power supply to the motor 4 by the motor drive device 2, and stops the rotation of the motor 4.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 supplies a detection signal indicating the rotation abnormality L2 to the information presentation device 26 to notify the user of the occurrence of the rotation abnormality L2.
- step S28 the control operation ends, but the control operation is not started in the next control cycle unless the recovery of the motor 4 is completed.
- the rotation abnormality L2 is an abnormality in which the rotor 4C is locked near the boundary between the angle regions.
- the rotational position determining unit of the processing device 22 determines, and the rotational position of the rotor 4C corresponds to the next angular area X + 1 of the angular area X.
- the abnormality detection unit of the processing device 22 detects the rotation abnormality L2.
- the threshold value i which is a condition for detecting the rotation abnormality L2
- the reason why the threshold value i is provided in this manner is to reduce erroneous detection due to noise.
- the area identification unit of the processing device 22 stores the information in the storage device 24 in step S29.
- the changed area identifier is changed from 3 to 1 (to indicate the area 1 corresponding to the angle area 1).
- the rotation position of the rotor 4C is specified by the area specifying unit and the rotation position of the rotor 4C is set to the next angle area X + 1 of the angle area X.
- the rotation position determination unit determines that the rotation position of the rotor 4C has shifted to the area X + 1 corresponding to the next angle region X + 1, the area identification unit of the processing device 22 identifies the rotation position.
- step S30 the time monitoring unit of the processing device 22 resets the count value stored in the storage device 24.
- step S30 the control operation ends, and the control operation starts in the next control cycle.
- the rotation position of the rotor 4C is located in the area X corresponding to the certain angle area X
- the rotation position of the rotor 4C is specified by the area specifying unit and the rotation position of the rotor 4C is set to the next angle area X + 1 of the angle area X.
- the time monitoring unit of the processing device 22 resets the count value (that is, starts counting the stay time).
- step S23 If it is determined in step S23 that the rotational position of the rotor 4C is located in the angle region 2 or the angle region 3, the control operation proceeds to another step shown in FIG. Although the description of the control operation in these cases is omitted, the control operation in these cases will be understood by referring to the above description.
- the rotation abnormality L3 determined in the high-speed mode is, like the rotation abnormality L3 in the low-speed mode, an abnormality in which the residence time of the rotor 4C in the angular region X (the area X in the high-speed mode) is too long.
- the rotation abnormality L3 is accompanied by stagnation of the angular position of the rotor 4C in the area illustrated in FIG.
- the rotation abnormality L3 is detected when the count value reaches the threshold value n (for example, step S26 in FIG. 16).
- the count value corresponds to a stay time after the rotation position of the rotor 4C enters the angle region X. Since the rotation abnormality L3 of the rotor 4C is detected when the stay time of the rotor 4C in each angle region reaches the threshold value, the rotation abnormality of the rotor 4C can be performed without waiting for the time required for the rotor 4C to make one rotation. L3 can be detected.
- the rotation abnormality L2 determined in the high-speed mode is an abnormality in which the rotor 4C is locked near the boundary between the angle regions.
- the rotation abnormality L2 is accompanied by a return movement from the angle region to the immediately preceding angle region as shown in FIG.
- the area identifier indicates the area X + 1 corresponding to the next angle area X + 1, and the count value reaches the threshold value i. Is detected (for example, step S28 in FIG. 16).
- the area identifier indicates the area X + 1 corresponding to the next angle area X + 1, and the count value reaches the threshold value i, it is determined that the rotation position of the rotor 4C is located in the next angle area X + 1, and then the count value is reduced to the threshold value i. At least the time required to reach i has elapsed (see, for example, steps S31 and S32 in FIG. 16).
- the rotation abnormality L2 is detected. Since the threshold value i is smaller than the threshold value n, the rotation abnormality L2 of the rotor 4C can be detected without waiting for the time required for the rotor 4C to make one rotation.
- the rotation abnormalities L1-1 and L1-2 detected in the low-speed mode are not detected.
- the rotation abnormality L2 involves a return movement from the angle region to the immediately preceding angle region as shown in FIG. 11, the rotation abnormality corresponding to the rotation abnormality L1-1 and L1-2 is caused by the rotation in the high-speed mode. It is detected as abnormality L2.
- FIG. 16 shows a simple control operation executed by the processing device 22 of the rotation abnormality detection device 18 when the motor 4 is rotating forward at high speed.
- FIG. 17 is a table showing the main points of this control operation.
- FIG. 18 is a table showing the main points of a simple control operation executed by the processing device 22 of the rotation abnormality detecting device 18 when the motor 4 rotates at high speed in the reverse direction.
- the operations in FIGS. 17 and 18 are the same.
- FIG. 17 when the rotational position of the rotor 4C is in the angular area X and the area identifier is X-1, the operation shown in FIG. 18 is that the rotational position of the rotor 4C is in the angular area X and the area identifier is X + 1. This is the same as the operation in a certain case.
- FIG. 17 when the rotational position of the rotor 4C is in the angular area X and the area identifier is X, the operation shown in FIG. 18 is that the rotational position of the rotor 4C is in the angular area X and the area identifier is X + 1. This is the same as the operation in a certain case.
- FIG. 17 when the rotational position of the rot
- FIG. 18 shows a control operation performed by the processing device 22 of the rotation abnormality detecting device 18 when the motor 4 rotates in the reverse direction.
- the processing device 22 may detect the rotation abnormality L2.
- the angle ranges 1 to 12 around the rotor 4C are classified into three angle regions 1 to 3 (FIGS. 3, 14, and 15).
- the angle range and the angle area may be assigned by another method.
- FIG. 19 shows an angle range and an angle area used in the modification.
- the angle ranges 1 to 10 are obtained by dividing 360 ° around the rotor 4C into ten equal parts, each having a size of 36 °.
- Three angular regions 1 to 3 that are repeated are assigned to the angle ranges 1 to 9. That is, the angle area 1 is assigned to the three angle ranges 1, 4, and 7, the angle area 2 is assigned to the three angle ranges 2, 5, and 8, and the angle area 3 is assigned to the three angle ranges 3, 6, and 9. Assigned.
- the angle area 4 is assigned to the angle range 10.
- the processing device 22 of the rotation abnormality detecting device 18 identifies the angular regions 1 to 4.
- the above control operation is modified on the premise of the angle regions 1 to 4.
- FIG. 20 shows an angle range and an angle area used in another modification.
- the angle ranges 1 to 8 are obtained by dividing 360 ° around the rotor 4C into eight equal parts, each having a size of 45 °.
- the angle area 1 is assigned to the two angle ranges 1 and 4
- the angle area 2 is assigned to the two angle ranges 2 and 5
- the angle area 3 is assigned to the two angle ranges 3 and 6.
- the angle ranges 4 and 5 are assigned to the angle ranges 7 and 8, respectively.
- the processing device 22 of the rotation abnormality detecting device 18 identifies the angular regions 1 to 5.
- the above control operation is modified on the premise of the angle regions 1 to 5.
- the simple control operation shown in FIGS. 16 to 18 is an operation when the motor 4 rotates at a high speed. However, if the predetermined condition is satisfied even at times other than the high-speed rotation, the rotation abnormality detection device may shift to the simple operation mode and use the simple control operation shown in FIGS.
- each function executed by the processing device 22 may be executed by hardware instead of the processing device, or for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), a DSP (Digital Signal Processor), or the like. It may be executed by a programmable logic device.
- FPGA Field Programmable Gate Array
- DSP Digital Signal Processor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
回転異常検知装置は、モータの回転異常検知装置であって、モータのロータの回転位置を判断する回転位置判断部と、回転位置判断部で判断されたロータの回転位置が、ロータの回転方向における複数の角度領域の各々に入ってからの滞在時間を監視する時間監視部と、各角度領域内におけるロータの滞在時間に基づいて、ロータの回転異常を検知する異常検知部とを有する。
Description
本発明は、回転異常検知装置、制御方法、回転異常検知方法およびプログラムに関する。
モータのロータは、例えば回転軸に取り付けられた被回転体に何かが引っ掛かった場合、粉塵がロータの周囲に堆積した場合などに、回転できないことがある。この場合、モータまたはその駆動回路の破壊防止のため、モータの駆動回路に流れる電流を停止する等の通常とは異なる制御が必要である。
日本国登録特許第5464826号公報には、モータの回転位置を検知するホール素子からの回転位置検出信号に基づいて、モータのロック状態を検出してモータロック検出信号を出力する保護回路を含むモータ制御回路が開示されている。
日本国登録特許第5464826号公報に記載の技術で、モータのロック状態を検出するには、モータのロータが少なくとも1回転するのに要する時間、回転位置検出信号を監視しなければならない。
そこで、本発明は、より迅速にモータの回転異常を検知する回転異常検知装置、制御方法、回転異常検知方法およびプログラムを提供することを目的とする。
本発明のある態様に係る回転異常検知装置は、モータの回転異常検知装置であって、前記モータのロータの回転位置を判断する回転位置判断部と、回転領域を複数に分割した各角度領域内において、前記ロータが滞在した滞在時間を監視する時間監視部と、前記各角度領域内における前記ロータの前記滞在時間に基づいて、前記ロータの回転異常を検知する異常検知部と、を有する。
本発明のある態様に係る制御装置は、モータに供給される電力を制御する制御装置であって、上記の回転異常検知装置と、前記回転異常検知装置がロータの回転異常を検知した場合に、モータへの電力供給を停止する制御部とを有する。
本発明のある態様に係る回転異常検知方法は、モータの回転異常を検知する方法であって、前記モータのロータの回転位置を判断することと、回転領域を複数に分割した各角度領域内において、前記ロータが滞在した滞在時間を監視することと、前記各角度領域内における前記ロータの前記滞在時間に基づいて、前記ロータの回転異常を検知することとを有する。
本発明のある態様に係るプログラムは、コンピュータにモータのロータの回転位置を判断する機能と、回転領域を複数に分割した各角度領域内において、前記ロータが滞在した滞在時間を監視する機能と、前記各角度領域での前記ロータの前記滞在時間に基づいて、前記ロータの回転異常を検知する機能とを実行させる。
本発明によれば、各角度領域に入ってからの滞在時間を監視することによって、ロータが1回転するのに要する時間の経過を待たずにロータの回転異常を検知することができる。
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。
<モータの制御系統>
図1は、本発明の実施形態に係るモータの制御系統を示すブロック図である。モータの制御系統は、モータ駆動装置2、モータ4、インバータ6、ゲートドライバ8、回転位置測定装置12、A/Dコンバータ14、回転角度取得装置16、モータの回転異常検知装置18、および発振回路20を有する。
<モータの制御系統>
図1は、本発明の実施形態に係るモータの制御系統を示すブロック図である。モータの制御系統は、モータ駆動装置2、モータ4、インバータ6、ゲートドライバ8、回転位置測定装置12、A/Dコンバータ14、回転角度取得装置16、モータの回転異常検知装置18、および発振回路20を有する。
モータ駆動装置(制御部)2は、モータ4を回転させるための制御信号を生成して、制御信号をゲートドライバ8に供給する。
モータ4は、例えば、三相ブラシレスDCモータである。但し、本発明は他のモータにも適用可能である。モータ4の回転軸4Aには、例えば、空調用室外機のファンが取り付けられる。但し、モータの用途は限定されない。
インバータ6は、モータ4のステータ4Bの複数のコイル(図示せず)に接続された複数のスイッチを有する。ゲートドライバ8は、モータ駆動装置2から受信した制御信号に応答して、インバータ6内のスイッチを駆動する。
回転位置測定装置12は、モータ4のロータ4Cの回転位置(回転角度位置)を示す測定信号をA/Dコンバータ14に供給する。回転位置測定装置12は、例えば3つのホール素子を有し、これらのホール素子はロータ4Cに周囲に等角間隔をおいて配置されている。但し、回転位置測定装置12は、レゾルバ方式の測定装置であってもよいし、ロータリエンコーダ方式の測定装置であってもよい。
A/Dコンバータ14は、回転位置測定装置12から供給されたアナログの測定信号をデジタルの測定信号に変換し、デジタルの測定信号を回転角度取得装置16に供給する。
回転角度取得装置16は、デジタルの測定信号に基づいてモータ4のロータ4Cの回転位置を計算し、回転位置を示す測定情報を生成する。回転角度取得装置16は、測定情報をモータ駆動装置2および回転異常検知装置18に供給する。
発振回路20は、クロック信号をモータ駆動装置2および回転異常検知装置18に供給する。
モータ駆動装置2は、回転角度取得装置16から供給された測定情報と、発振回路20から供給されたクロック信号を用いて、上記の制御信号を生成する。
回転異常検知装置18は、処理装置22と記憶装置24と情報提示装置26を有する。処理装置22は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。処理装置22は、記録媒体(例えば記憶装置24)に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、動作する。したがって、記録媒体から読み出されたプログラム(プログラムコード)が実施形態の機能を実現する。また、当該プログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することができる。処理装置22は、回転角度取得装置16から供給された測定情報と、発振回路20から供給されたクロック信号を用いて、モータ4のロータ4Cの回転異常を検知する。
処理装置22の機能は、回転位置判断部の機能、時間監視部の機能、および異常検知部の機能に分類することができる。回転位置判断部は、モータ4のロータ4Cの回転位置を示す回転角度取得装置16からの測定情報に基づいて、ロータ4Cの回転位置を判断する。回転位置判断部の機能は、後述するエリア特定部の機能を有する。時間監視部は、回転位置判断部で判断されたロータ4Cの回転位置が、ロータ4Cの回転方向における複数の角度領域の各々に進入してからの滞在時間を監視する。異常検知部は、各角度領域でのロータ4Cの滞在時間に基づいて、ロータ4Cの回転異常を検知する。これらの機能は、処理装置22が記録媒体から読み出されたプログラムを実行することにより、実現される。
ロータ4Cの回転異常を検知すると、回転異常検知装置18は、モータ4の回転を停止させるためにモータ駆動装置2に検知信号を供給する。検知信号が供給された場合(回転異常検知装置18がロータ4Cの回転異常を検知した場合)に、モータ駆動装置2は、モータ4への電力供給を停止する。
モータ4のロータ4Cの回転異常を検知するため、記憶装置24には、複数種類のパラメータが記憶される。これらのパラメータは、カウント値、エリア識別子、第1の異常エリアカウント値、第2の異常エリアカウント値を有し、これらについては後述する。
情報提示装置26は、例えば、表示装置、音響発生装置またはこれらの組合せであり、モータ4の回転異常が発生すると、使用者にモータ4の回転異常を通知する。表示装置は例えばLED(Light Emitting Diode)でもよい。具体的には、ロータ4Cの回転異常を検知すると、回転異常検知装置18は、情報提示装置26に回転異常の種類を示す検知信号を供給する。検知信号が供給された場合(回転異常検知装置18がロータ4Cの回転異常を検知した場合)に、LEDである情報提示装置26は、検知信号の種類に応じて異なる点滅パターンで点滅して、回転異常の発生およびその種類を使用者に通知してよい。情報提示装置26が他のタイプの場合、検知信号が供給されると、情報提示装置26は、検知信号の種類に応じた画像を表示するか、検知信号の種類に応じた音響を発生するか、これらの両方を行い、回転異常の発生およびその種類を使用者に通知してもよい。
図2は、本実施形態で使用される回転位置測定装置12の3つのホール素子の出力の例を示すグラフである。図2において、Hu,Hv,Hwは、それぞれ3つのホール素子の出力を示す。3つのホール素子は、ロータ4Cに周囲に等角間隔をおいて配置されているので、ロータ4Cが定常回転である場合には、出力Hu,Hv,Hwは、同じ周期を有し、位相の相違(120°)に相当する時間、ずれている。回転異常検知装置18には、出力Hu,Hv,Hwに対応する測定情報が回転角度取得装置16から供給される。回転異常検知装置18の処理装置22は、出力Hu,Hv,Hwのうちどれが高い電圧にあるのかを判断することにより、ロータ4Cの回転位置がどの角度領域に位置するのか判断するする。
<角度領域の概念>
図3は、本実施形態で使用される角度領域の概念を示す。図3は、モータ4の電気角360°の空間を示す。角度範囲1~12は、ホール素子の出力Hu,Hv,Hwの関係に応じて区分され、それぞれ電気角30°の大きさを有する。
図3は、本実施形態で使用される角度領域の概念を示す。図3は、モータ4の電気角360°の空間を示す。角度範囲1~12は、ホール素子の出力Hu,Hv,Hwの関係に応じて区分され、それぞれ電気角30°の大きさを有する。
本実施形態では、角度範囲1~12に、繰り返される3つの角度領域1~3が割り当てられる。すなわち、等角間隔をおいた4つの角度範囲1,4,7,10に角度領域1が割り当てられ、等角間隔をおいた4つの角度範囲2,5,8,11に角度領域2が割り当てられ、等角間隔をおいた4つの角度範囲3,6,9,12に角度領域3が割り当てられる。
このように角度範囲を3つの角度領域1~3に分類する理由の1つは、モータ4が三相ブラシレスDCモータであって、図2に示すように、回転位置測定装置12が3つの角度領域を判別するためである。また、他の理由は、ロータ4Cの回転位置の状態を、3種の角度領域と関連づけて把握すると便利なためである。3種の角度領域とは、ロータ4Cがある時点で位置していると想定される角度領域、ロータ4Cが直前に位置していたと想定される角度領域、およびロータ4Cが次に位置すると想定される角度領域である。回転異常検知装置18の処理装置22は、角度範囲1~12ではなく、角度領域1~3を識別する。
ロータ4Cが正転すなわち図の反時計方向に回転する場合、角度領域1を角度領域Xとすると、角度領域3は直前の角度領域X-1であり、角度領域2は次の角度領域X+1である。角度領域2を角度領域Xとすると、角度領域1は直前の角度領域X-1であり、角度領域3は次の角度領域X+1である。角度領域3を角度領域Xとすると、角度領域2は直前の角度領域X-1であり、角度領域1は次の角度領域X+1である。
ロータ4Cが逆転すなわち図の時計方向に回転する場合、角度領域1を角度領域Xとすると、角度領域2は直前の角度領域X-1であり、角度領域3は次の角度領域X+1である。角度領域2を角度領域Xとすると、角度領域3は直前の角度領域X-1であり、角度領域1は次の角度領域X+1である。角度領域3を角度領域Xとすると、角度領域1は直前の角度領域X-1であり、角度領域2は次の角度領域X+1である。
<エリアの概念>
図4は、本実施形態で使用されるエリアの概念を示す。図4の左側は、ロータ4Cが正転すなわち図の反時計方向に回転する場合のエリアを示し、図4の右側は、ロータ4Cが逆転すなわち図の時計方向に回転する場合のエリアを示す。
図4は、本実施形態で使用されるエリアの概念を示す。図4の左側は、ロータ4Cが正転すなわち図の反時計方向に回転する場合のエリアを示し、図4の右側は、ロータ4Cが逆転すなわち図の時計方向に回転する場合のエリアを示す。
本実施形態では、ロータ4Cの回転異常の検知の便宜上、各角度領域を2つのエリアに区分する。すなわち、角度領域1はエリア11とエリア12に区分され、角度領域2はエリア21とエリア22に区分され、角度領域3はエリア31とエリア32に区分される。各角度領域Xにおいて、回転方向の上流側のエリアには符号「X1」が付され、下流側のエリアには符号「X2」が付されている。
図4は、角度領域とエリアの幾何学的関係を示すように見えるが、実際には、エリアは時間的に画定される区域である。回転異常検知装置18は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに進入したと検知した時、ロータ4Cの回転位置が第1のエリアX1に進入したと判断する。回転異常検知装置18は、ロータ4CがエリアX1に進入した後、所定の時間が経過した時、ロータ4Cが第2のエリアX2に進入したと判断する。これは、ロータ4Cが定常回転することを前提とする。ロータ4Cが定常回転する場合、各角度領域Xにおいて、第1のエリアX1と第2のエリアX2のロータ4Cの滞在時間の比は、例えばおよそ1:9である。したがって、ロータ4Cが定常回転する場合、第1のエリアX1と第2のエリアX2の角度の比も、例えばおよそ1:9である。
回転異常検知装置18の処理装置22は、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xの第1のエリアX1から直前の角度領域X-1の第2のエリア(X-1)2に戻ったと判断することはなく、第2のエリアX2から第1のエリアX1に戻ったと判断することもない。この点でも、エリアは、時間的に画定される区域であって、幾何学的なものではない。
処理装置22の回転位置判断部の機能は、後述するエリア識別子に依存して、ロータ4Cの回転位置が第1のエリアと第2のエリアのいずれに位置するかを特定するエリア特定部の機能を有する。
回転異常検知装置18の処理装置22は、ロータ4Cの回転位置を示す測定情報と、このように時間的に画定されるエリアに基づいて、ロータ4Cの各種の回転異常を検知する。回転位置測定装置12に由来する測定情報だけでなく、時間的に画定されるエリアにも依存して、回転異常を検知することにより、様々な種類の回転異常を検知することができる。
また、回転位置測定装置12に由来する測定情報にはノイズが混在しうるが、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断される間、エリアが当該角度領域の第1のエリアX1である限り、回転異常検知装置18は、モータ4の異常を検知しない。したがって、角度領域の変化の直後、モータ4の異常を誤検知することを低減することができる。
<回転異常検知装置の制御動作>
図5から図10は、モータ4の正転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される制御動作を示す1つのフローチャートを構成する。この制御動作は、所定の短い制御周期で実行される。処理装置22は、発振回路20から供給されるクロック信号を監視し、図5から図10に示す制御動作を周期的に開始する。
図5から図10は、モータ4の正転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される制御動作を示す1つのフローチャートを構成する。この制御動作は、所定の短い制御周期で実行される。処理装置22は、発振回路20から供給されるクロック信号を監視し、図5から図10に示す制御動作を周期的に開始する。
まず、記憶装置24に記憶されており、処理装置22の制御動作で使用されるパラメータを説明する。これらのパラメータは、カウント値、エリア識別子、第1の異常エリアカウント値、第2の異常エリアカウント値を有する。処理装置22は、記憶装置24に記憶されたこれらのパラメータを下記の通り更新し、モータ4の回転異常の検知に使用する。
カウント値は、ロータ4Cの回転位置が各角度領域に進入したと検知されると、リセットされる(例えば、図6のステップS21)。また、カウント値は、各制御周期で1インクリメントされる(図5から図10のステップS1)。したがって、カウント値は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域に進入した後の制御周期の倍数であり、ロータ4Cの回転位置がある角度領域に進入してからの滞在時間に相当する。
エリア識別子は、ロータ4Cの回転位置がいずれのエリアに位置するかを示す。ロータ4Cの回転位置が各角度領域Xに進入したと検知されると、エリア識別子は、当該角度領域の前の角度領域の第2のエリアを示す(X-1)2から当該角度領域の第1のエリアを示すX1に変更される(例えば、図6のステップS20)。例えば、ロータ4Cの回転位置が角度領域1に進入したと検知されると、エリア識別子は、角度領域3の第2のエリアを示す32から角度領域1の第1のエリアを示す11に変更される。また、エリア識別子は、ロータ4Cの回転位置が第1のエリアX1に進入した後、所定時間が経過すると(カウント値が閾値iに到達すると)、第1のエリアを示すX1から第2のエリアを示すX2に変更される(例えば、図5のステップS6)。処理装置22のエリア特定部の機能は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子を参照して、ロータ4Cの回転位置が第1のエリアと第2のエリアのいずれに位置するかを特定する。
エリア識別子は、X1から直前の値(X-1)2に戻ることはなく、X2から直前の値X1に戻ることもない。
第1の異常エリアカウント値は、ロータ4Cの回転位置に関する測定された角度領域と、特定されたエリアの齟齬の回数を示す指標である。ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断された場合に、エリア識別子がその角度領域Xの第1のエリアX1を示す時、第1の異常エリアカウント値はリセットされる(例えば、図5のステップS4)。ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断された場合に、エリア識別子がその角度領域Xの第2のエリアX2を示す時、第1の異常エリアカウント値は増加しない。ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断されているのに、エリア識別子が次の角度領域の第1のエリア(X+1)1を示す時、第1の異常エリアカウント値は1インクリメントされる(例えば、図6のステップS13およびステップS15)。
エリア識別子が次の角度領域X+1の第1のエリア(X+1)1を示すということは、回転角度取得装置16からの測定情報により、ロータ4Cの回転位置は次の角度領域X+1に進入したと既に検知されている。それでも、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xに位置すると判断されるということは、エリア識別子が進んでいるのに、角度領域が戻ったという意味において、モータ4が異常状態にあるということである。第1の異常エリアカウント値が1以上であるということは、エリア識別子が進んでいるのに、角度領域が戻ったということを意味する。したがって、第1の異常エリアカウント値は、一旦ロータ4Cの回転位置がある角度領域に進入した後、直前の角度領域に存在する滞在時間に相当する。
回転異常検知装置18の処理装置22は、第1の異常エリアカウント値が所定回数(閾値j)に到達すると、モータ4の回転異常を検知する(図6のステップS17)。所定回数まで回転異常を検知しないのは、回転位置測定装置12の測定信号に誤差が含まれうるからである。すなわち、第1の異常エリアカウント値を使用することにより、モータ4の異常を誤検知することを低減することができる。
第2の異常エリアカウント値も、ロータ4Cの回転位置に関する測定された角度領域と、特定されたエリアの齟齬の回数を示す指標である。ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断された場合に、エリア識別子がその角度領域Xの第1のエリアX1から第2のエリアX2に変更された時(カウント値が閾値iに到達した時)、第2の異常エリアカウント値はリセットされる(例えば、図5のステップS7)。ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断された場合に、エリア識別子がその角度領域Xの第2のエリアX2を示す時、第2の異常エリアカウント値は増加しない。ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断されているのに、エリア識別子が次の角度領域の第1のエリア(X+1)1を示す時、第1の異常エリアカウント値がゼロであるならば、第2の異常エリアカウント値は1インクリメントされる(例えば、図6のステップS11)。
エリア識別子が次の角度領域X+1の第1のエリア(X+1)1を示すということは、回転角度取得装置16からの測定情報により、ロータ4Cの回転位置は次の角度領域X+1に進入したと既に検知されている。それでも、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xに位置すると判断されるということは、エリア識別子が進んでいるのに、角度領域が戻ったという意味において、モータ4が異常状態にあるということである。第2の異常エリアカウント値が1以上であるということは、エリア識別子が進んでいるのに、角度領域が戻ったということを意味する。
回転異常検知装置18の処理装置22の異常検知部は、第2の異常エリアカウント値が所定回数(閾値k)に到達すると、モータ4の回転異常を検知する(図6のステップS14)。所定回数まで回転異常を検知しないのは、回転位置測定装置12の測定信号に誤差が含まれうるからである。すなわち、第2の異常エリアカウント値を使用することにより、モータ4の異常を誤検知することを低減することができる。
上記の通り、図5から図10に示す制御動作は、クロック信号に基づいて、周期的に開始される。まず、ステップS1で、処理装置22はカウント値を1インクリメントする。この後、ステップS2で、処理装置22の回転位置判断部は、回転角度取得装置16からの測定情報に基づいて、ロータ4Cの回転位置がいずれの角度領域に位置するか判断する。
ロータ4Cの回転位置が角度領域1に位置すると判断されると、ステップS3で、処理装置22のエリア特定部は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子が11,12,21,22,31,32のうちいずれの値であるか特定する。すなわち、ステップS3で、処理装置22のエリア特定部は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子に基づいて、ロータ4Cの回転位置がいずれのエリアに位置するか特定する。
ステップS3でエリア識別子がステップS2で判断された角度領域1と同じ角度領域1の第1のエリア11を示す場合には、ステップS4で、処理装置22の異常検知部は、記憶装置24に記憶された第1の異常エリアカウント値をリセットする。この後、ステップS5で、処理装置22は、記憶装置24に記憶されたカウント値が閾値iに到達したか否かを判断する。閾値iは第2の閾値と呼ぶことができる。iは1以上の整数である。カウント値が閾値i未満であれば、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。
一方、ステップS5でカウント値が閾値iに到達したと判断すると、ステップS6で、処理装置22は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子を11から12(角度領域1の第2のエリア12を示すよう)に変更する。このように、角度領域Xでのロータ4Cの滞在時間に相当するカウント値が閾値iに到達した際に、ロータ4Cの回転位置が第1のエリアX1から第2のエリアX2に移行したと、処理装置22のエリア特定部は特定する。角度領域を滞在時間に応じて2つのエリアに区分することにより、適切な異常検知が可能である。
ステップS3でエリア識別子がステップS2で判断された角度領域1と同じ角度領域1の第2のエリア12を示すと特定されると、ステップS8で、処理装置22は、記憶装置24に記憶されたカウント値が閾値nに到達したか否かを判断する。閾値nは第1の閾値と呼ぶことができる。nはiよりもはるかに大きい整数である。カウント値が閾値n未満であれば、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。
一方、ステップS8でカウント値が閾値nに到達したと判断すると、ステップS9で、処理装置22の異常検知部は、モータ4の回転異常L3を検知する。回転異常L3は、第1の種類の回転異常と呼ぶことができる。この時、処理装置22は、検知信号をモータ駆動装置2に供給し、モータ駆動装置2にモータ4への電力供給を停止させ、モータ4の回転を停止する。また、処理装置22の異常検知部は、情報提示装置26に回転異常L3を示す検知信号を供給して、回転異常L3の発生を使用者に通知する。ステップS9の後、制御動作は終了するが、モータ4の復旧が完了しない限り、次の制御周期に制御動作は開始されない。回転異常L3は、ロータ4Cの角度領域Xでの滞在時間が長すぎる異常である。このように、ロータ4Cの角度領域Xでの滞在時間が閾値nに達した際に、処理装置22の異常検知部は回転異常L3を検知する。
図6に示すように、ステップS3でエリア識別子がステップS2で判断された角度領域1の次の角度領域2の第1のエリア21を示す場合には、ステップS10で、処理装置22は、記憶装置24に記憶された第1の異常エリアカウント値が0か否か判断する。
ステップS10で、第1の異常エリアカウント値が0であれば、ステップS11で、処理装置22は、記憶装置24に記憶された第2の異常エリアカウント値を1インクリメントする。次に、ステップS12で、処理装置22は、記憶装置24に記憶された第2の異常エリアカウント値が閾値kに到達したか否かを判断する。kは1以上の整数である。第2の異常エリアカウント値が閾値k未満であれば、ステップS13で、処理装置22は、記憶装置24に記憶された第1の異常エリアカウント値を1インクリメントする。ステップS13の後に、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。
ステップS12で、第2の異常エリアカウント値が閾値kに到達したと判断すると、ステップS14で、処理装置22の異常検知部は、モータ4の回転異常L1-1を検知する。回転異常L1-1は第3の種類の回転異常と呼ぶことができる。この時、処理装置22は、検知信号をモータ駆動装置2に供給し、モータ駆動装置2にモータ4への電力供給を停止させ、モータ4の回転を停止する。また、処理装置22の異常検知部は、情報提示装置26に回転異常L1-1を示す検知信号を供給して、回転異常L1-1の発生を使用者に通知する。ステップS14の後、制御動作は終了するが、モータ4の復旧が完了しない限り、次の制御周期に制御動作は開始されない。回転異常L1-1は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされており、微小振動を起こしている異常である。
一方、ステップS10で、第1の異常エリアカウント値が1以上であれば、ステップS15で、処理装置22は、記憶装置24に記憶された第1の異常エリアカウント値を1インクリメントする。次に、ステップS16で、処理装置22は、記憶装置24に記憶された第1の異常エリアカウント値が閾値j第3の閾値に到達したか否かを判断する。閾値jは第3の閾値と呼ぶことができる。jは1以上の整数であり、iよりもはるかに小さい。すなわち、j<<i<<nの関係がある。第1の異常エリアカウント値が閾値j未満であれば、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。
ステップS16で、第1の異常エリアカウント値が閾値jに到達したと判断すると、ステップS17で、処理装置22の異常検知部は、モータ4の回転異常L1-2を検知する。回転異常L1-2は第2の種類の回転異常と呼ぶことができる。この時、処理装置22は、検知信号をモータ駆動装置2に供給し、モータ駆動装置2にモータ4への電力供給を停止させ、モータ4の回転を停止する。また、処理装置22の異常検知部は、情報提示装置26に回転異常L1-2を示す検知信号を供給して、回転異常L1-2の発生を使用者に通知する。ステップS17の後、制御動作は終了するが、モータ4の復旧が完了しない限り、次の制御周期に制御動作は開始されない。回転異常L1-2は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされており、比較的大振幅な振動を起こしている異常である。
ステップS2でロータ4Cの回転位置が角度領域1に位置すると判断され、ステップS3でエリア識別子が次の角度領域2の第1のエリア21を示す場合には、ステップS13またはステップS15で第1の異常エリアカウント値が1インクリメントされる。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると、処理装置22の回転位置判断部が判断した場合に、ロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1の第1のエリア(X+1)1に位置すると、処理装置22のエリア特定部が特定するたびに、第1の異常エリアカウント値を処理装置22の異常検知部は増加させる。したがって、第1の異常エリアカウント値は、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xに位置するのに、エリア識別子が次の角度領域X+1の第1のエリア(X+1)1を示している時間に相当する。
また、ステップS2でロータ4Cの回転位置が角度領域1に位置すると判断され、ステップS3でエリア識別子が次の角度領域2の第1のエリア21を示し、第1の異常エリアカウント値がゼロである場合には、ステップS11で第2の異常エリアカウント値が1インクリメントされる。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると、処理装置22の回転位置判断部が判断した場合、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1の第1のエリア(X+1)1に位置すると、処理装置22のエリア特定部が特定した場合に、第1の異常エリアカウント値がゼロであるならば、第2の異常エリアカウント値を処理装置22の異常検知部は増加させる。
ステップS3でエリア識別子がステップS2で判断された角度領域1の次の角度領域2の第2のエリア22を示す場合には、ステップS18で、処理装置22の異常検知部は、モータ4の回転異常L2を検知する。回転異常L2は第4の種類の回転異常と呼ぶことができる。この時、処理装置22は、検知信号をモータ駆動装置2に供給し、モータ駆動装置2にモータ4への電力供給を停止させ、モータ4の回転を停止する。また、処理装置22の異常検知部は、情報提示装置26に回転異常L2を示す検知信号を供給して、回転異常L2の発生を使用者に通知する。ステップS18の後、制御動作は終了するが、モータ4の復旧が完了しない限り、次の制御周期に制御動作は開始されない。回転異常L2は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされている異常である。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると、処理装置22の回転位置判断部が判断した場合、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1の第2のエリア(X+1)2に位置すると、処理装置22のエリア特定部が特定した場合に、処理装置22の異常検知部は回転異常L2を検知する。
ステップS3でエリア識別子がステップS2で判断された角度領域1の直前の角度領域3の第1のエリア31を示す場合には、ステップS19で、処理装置22は、情報提示装置26にエラー信号を供給して、エラーの発生を使用者に通知する。この時、処理装置22は、モータ駆動装置2にモータ4への電力供給を停止させない。ステップS19の後に制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。
ステップS3でエリア識別子がステップS2で判断された角度領域1の直前の角度領域3の第2のエリア32を示す場合には、ステップS20で、処理装置22のエリア特定部は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子を32から11(角度領域1の第1のエリア11を示すよう)に変更する。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xの第2のエリアX2に位置すると、エリア特定部が特定している場合、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1に位置すると、回転位置判断部が判断した場合に、ロータ4Cの回転位置が次の角度領域の第1のエリア(X+1)1に移行したと、処理装置22のエリア特定部は特定する。
次に、ステップS21で、処理装置22の時間監視部は、記憶装置24に記憶されたカウント値をリセットする。ステップS21の後に、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xの第2のエリアX2に位置すると、エリア特定部が特定している場合、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1に位置すると、回転位置判断部が判断した場合に、処理装置22の時間監視部はカウント値をリセットする(すなわち、滞在時間の計数を開始する)。したがって、ノイズが混在しうる測定情報だけに依存せずに、エリアを考慮することによって、処理装置22の時間監視部は、妥当な時期に滞在時間の計数を開始するので、処理装置22の異常検知部は、適切にロータの回転異常を検知することができる。
ステップS2で、ロータ4Cの回転位置が角度領域2に位置すると判断されると、制御動作は図7および図8に示すように進む。ステップS2で、ロータ4Cの回転位置が角度領域3に位置すると判断されると、制御動作は図9および図10に示すように進む。これらの場合の制御動作の説明は省略するが、上記の説明を参照することにより、これらの場合の制御動作は理解されるであろう。
図11は、本実施形態で検知される各種の異常の例を示す概略図である。
回転異常L1-1は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされており、微小振動を起こしている異常である。回転異常L1-1は第3の種類の回転異常と呼ぶことができる。回転異常L1-1は、典型的には、図11の実線で例示する位置での微小振動を伴う。
回転異常L1-1は、第2の異常エリアカウント値が閾値kに到達すると、検知される(例えば、図6のステップS14)。閾値kは第4の閾値と呼ぶことができる。第2の異常エリアカウント値は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断されているのに、エリア識別子が次の角度領域の第1のエリア(X+1)1を示し、さらに第1の異常エリアカウント値がゼロであると判断されたら増加する(例えば、図6のステップS11)。つまり、一旦ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xから次の角度領域X+1に移行した後、当該ある角度領域Xに戻っていると判断され、さらに第1の異常エリアカウント値がゼロであると判断されたら、第2の異常エリアカウント値が増加する。この状態が何度も発生し、第2の異常エリアカウント値が閾値kに到達すると、回転異常L1-1が検知される。ノイズが混在しうる測定情報だけに依存せずに、回転位置が位置するエリアを考慮することにより、ロータ4Cが角度領域の境界付近で微小振動を起こしていることを検知することができる。また、第2の異常エリアカウント値が閾値kに到達するまで、処理装置22は、回転異常L1-1を検知しないので、モータ4の異常を誤検知することを低減することができる。
回転異常L1-2は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされており、比較的大振幅な振動を起こしている異常、または回転異常L1-2と異なる範囲での微小振動を起こしている異常である。回転異常L1-2は第2の種類の回転異常と呼ぶことができる。回転異常L1-2は、図11の実線で例示する位置での比較的大振幅な振動を伴う。あるいは、回転異常L1-2は、角度領域間の境界付近ではあるが回転異常L1-1の微小振動よりも直前の領域X-1側での微小振動を伴う。
回転異常L1-2は、第1の異常エリアカウント値が閾値jに到達すると、検知される(例えば、図6のステップS17)。第1の異常エリアカウント値は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断されているのに、エリア識別子が次の角度領域の第1のエリア(X+1)1を示す時、増加する(例えば、図6のステップS13およびステップS15)。つまり、一旦ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xから次の角度領域X+1に移行した後、当該ある角度領域Xに戻っていると判断されたら、第1の異常エリアカウント値が増加する。この状態が長く続き、第1の異常エリアカウント値が閾値jに到達すると、回転異常L1-2が検知される。ノイズが混在しうる測定情報だけに依存せずに、回転位置が位置するエリアを考慮することにより、ロータ4Cが角度領域の境界付近で比較的大振幅な振動を起こしていることを検知することができる。また、第1の異常エリアカウント値が閾値jに到達するまで、処理装置22は、回転異常L1-2を検知しないので、モータ4の異常を誤検知することを低減することができる。回転異常L1-2は、比較的大振幅な振動を伴うか、直前の領域X-1側での微小振動を伴う。
回転異常L2は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされている異常である。回転異常L2は第4の種類の回転異常と呼ぶことができる。回転異常L2は、図11に示すように、角度領域から直前の角度領域への戻り運動を伴う。
回転異常L2は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断されているのに、エリア識別子が次の角度領域の第2のエリア(X+1)2を示す時、検知される(例えば、図6のステップS18)。エリア識別子が次の角度領域の第2のエリア(X+1)2を示す場合には、ロータ4Cの回転位置が次の角度領域X+1に位置すると判断された後、カウント値が閾値iに到達するのに要する時間が少なくとも経過している(例えば、図6のステップS20および図5のステップS6参照)。このようにロータ4Cの回転位置が次の角度領域X+1に位置すると判断された後、ある程度の時間が経過しているのに、ロータ4Cの回転位置がいまだに元の角度領域Xに位置すると判断されると、回転異常L2が検知される。ノイズが混在しうる測定情報だけに依存せずに、時間を考慮することにより、ロータのロック状態を検知することができる。閾値iは閾値nより小さいので、ロータ4Cが1回転するのに要する時間の経過を待たずにロータ4Cの回転異常L2を検知することができる。
回転異常L3は、ロータ4Cの角度領域Xでの滞在時間が長すぎる異常である。回転異常L3は第1の種類の回転異常と呼ぶことができる。回転異常L3は、図11に例示される区域内でのロータ4Cの角度位置の停滞を伴う。
回転異常L3は、カウント値が閾値nに到達すると、検知される(例えば、図5のステップS9)。カウント値は、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xに進入してからの滞在時間に相当する。本実施形態では、各角度領域でのロータ4Cの滞在時間が閾値に達した際に、ロータ4Cの回転異常L3を検知するので、ロータ4Cが1回転するのに要する時間の経過を待たずにロータ4Cの回転異常L3を検知することができる。
上記のエラー信号の発生は、これらの回転異常とは異なる。エラー信号は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断されているのに、エリア識別子が直前の角度領域X-1の第1のエリア(X-1)1を示す時に、処理装置22で発生させられ、情報提示装置26に供給される(例えば、図6のステップS19)。ロータ4Cの回転位置が直前の角度領域X-1に進入した直後に(第1のエリア(X-1)1から第2のエリア(X-1)2を経ずに)、ロータ4Cの回転位置が次の角度領域Xに位置すると判断されることは考え難い。そこで、本実施形態では、処理装置22はエラー信号を出力し、情報提示装置26によって、使用者に注意を促す。但し、エラー信号の契機となる事態は、回転位置測定装置12の測定の誤り、回転角度取得装置16の計算の誤り、または処理装置22の動作プログラミングの誤りと考えることができるので、本実施形態では、処理装置22は、エラー信号を発生させても、モータ4の回転を停止しない。
図5から図10に示されたフローチャートは、モータ4の正転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される制御動作を示す。図12は、この制御動作の要点を示す表である。
図13は、モータ4の逆転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される制御動作の要点を示す表である。ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子がX1またはX2である場合には、図12と図13の動作は同じである。図12における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子が(X-1)1または(X-1)2である場合の動作は、図13における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子が(X+1)1または(X+1)2である場合の動作と同じである。図12における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子が(X+1)1または(X+1)2である場合の動作は、図13における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子が(X-1)1または(X-1)2である場合の動作と同じである。
図13に対応するモータ4の逆転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される制御動作を示すフローチャートは省略する。しかし、上記の説明を参照することにより、逆転時の制御動作は理解されるであろう。
回転異常検知装置18の処理装置22は、ロータ4Cの回転速度が大きいほど、第1の閾値n、第2の閾値i、第3の閾値jおよび第4の閾値kを小さく設定することが好ましい。これにより、モータ4の回転速度の変化に応じて、処理装置22は、適切に異常検知を行うことが可能である。
本実施形態では、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断され、エリア識別子が次の角度領域の第2のエリア(X+1)2を示すと特定されると、直ちに回転異常L2が検知される(例えば、図6のステップS2,S3,S18)。しかし、例えば、第1の異常エリアカウント値と類似のカウント値であって、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断され、エリア識別子が次の角度領域の第2のエリア(X+1)2を示す際に増加するカウント値を処理装置22が計数し、当該カウント値が閾値に到達したら、処理装置22は回転異常L2を検知するようにしてもよい。この場合には、モータ4の異常を誤検知することを低減することができる。特に、モータ4が超低速で回転する場合には、このようなカウント値を閾値と比較することにより、誤検知を顕著に低減することができる。
<モータの高速回転での制御動作>
上記の通り、制御動作は、周期的に実行されるが、モータ4が高速回転する場合には、モータ4の回転周期に対して制御周期が長くなってしまい、精確な異常検知が達成できないおそれがある。そこで、モータ4のロータ4Cの回転速度が所定の閾値より大きい場合には、下記のように、回転異常検知装置18の処理装置22は角度領域の角度を拡大することが好ましい。
上記の通り、制御動作は、周期的に実行されるが、モータ4が高速回転する場合には、モータ4の回転周期に対して制御周期が長くなってしまい、精確な異常検知が達成できないおそれがある。そこで、モータ4のロータ4Cの回転速度が所定の閾値より大きい場合には、下記のように、回転異常検知装置18の処理装置22は角度領域の角度を拡大することが好ましい。
図14は、モータ4の高速回転での角度領域の割り当ての一例を示す図である。図14は、図3と同様に、モータ4のロータ4Cの軸線方向に沿って見たロータ4Cを含む空間を示し、図の中心はロータ4Cの中心に一致する。この例では、隣り合う4つの角度範囲1~4に角度領域1が割り当てられ、隣り合う4つの角度範囲5~8に角度領域2が割り当てられ、隣り合う4つの角度範囲9~12に角度領域3が割り当てられる。
ロータ4Cの回転速度が閾値より小さい場合には、処理装置22は、図3に示す割り当てを使用し、ロータ4Cの回転速度が閾値より大きい場合には、処理装置22は、図14に示す割り当てを使用する。ロータ4Cの回転速度が閾値と等しい場合には、図3と図14のいずれの割り当てを使用してもよい。
モータ4が高速で回転する場合には、図15に例示する角度領域の割り当てを使用し、モータ4がより高速で回転する場合には、図14に例示する角度領域の割り当てを使用してもよい。図15の例では、隣り合う2つの角度範囲1,2に角度領域1が割り当てられ、隣り合う2つの角度範囲3,4に角度領域2が割り当てられ、隣り合う2つの角度範囲5,6に角度領域3が割り当てられる。また、隣り合う2つの角度範囲7,8に角度領域1が割り当てられ、隣り合う2つの角度範囲9,10に角度領域2が割り当てられ、隣り合う2つの角度範囲11,12に角度領域3が割り当てられる。
ロータ4Cの回転速度が閾値aより小さい場合には、処理装置22は、図3に示す割り当てを使用し、ロータ4Cの回転速度が閾値aより大きい場合には、処理装置22は、図15に示す割り当てを使用する。ロータ4Cの回転速度が閾値aと等しい場合には、図3と図15のいずれの割り当てを使用してもよい。ロータ4Cの回転速度が閾値bより小さい場合には、処理装置22は、図15に示す割り当てを使用し、ロータ4Cの回転速度が閾値bより大きい場合には、処理装置22は、図14に示す割り当てを使用する。ここで閾値bは閾値aより高い。ロータ4Cの回転速度が閾値bと等しい場合には、図15と図14のいずれの割り当てを使用してもよい。
モータ4が高速で回転する場合には、角度領域の角度の拡大に代えて、あるいはこれに加えて、下記の簡易的な制御動作を実行してもよい。図16は、モータ4の高速正転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される簡易的な制御動作を示すフローチャートである。回転異常検知装置18の処理装置22は、ロータ4Cの回転速度が所定の閾値より大きい場合には、高速モードに移行して、図16の制御動作を実行し、ロータ4Cの回転速度が閾値より小さい場合には、低速モードに移行して、図5から図10の制御動作を実行する。ロータ4Cの回転速度が閾値と等しい場合には、いずれの制御動作を実行してもよい。
図16の高速モードの制御動作は、所定の短い制御周期で実行される。処理装置22は、発振回路20から供給されるクロック信号を監視し、図16に示す制御動作を周期的に開始する。
高速モードでは、各角度領域は1つのエリアに対応し、上記のパラメータのうちカウント値とエリア識別子のみを処理装置22は使用する。
カウント値は、ロータ4Cの回転位置が各角度領域に進入したと検知されると、リセットされる(例えば、図16のステップS30)。また、カウント値は、各制御周期で1インクリメントされる(図16のステップS22)。したがって、カウント値は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域(高速モードでは、すなわち、あるエリア)に進入した後の制御周期の倍数であり、ロータ4Cの回転位置がある角度領域(高速モードでは、すなわち、あるエリア)に進入してからの滞在時間に相当する。
エリア識別子は、ロータ4Cの回転位置がいずれのエリアに位置するかを示す。ロータ4Cの回転位置が各角度領域Xに進入したと検知されると、エリア識別子は、当該角度領域の前の角度領域X-1に対応するエリアを示すX-1から当該角度領域Xに対応するエリアを示すXに変更される(例えば、図16のステップS29)。エリア識別子は、Xから直前の値X-1に戻ることはない。
処理装置22の回転位置判断部は、エリア識別子に依存して、ロータ4Cの回転位置が位置するエリアを特定するエリア特定部を有する。また、処理装置22の回転位置判断部は、ロータ4Cの回転位置を示す回転角度取得装置16からの測定情報に基づいて、ロータ4Cの回転位置が位置する角度領域を判断する。
上記の通り、図16に示す簡易的な制御動作は、クロック信号に基づいて、周期的に開始される。まず、ステップS22で、処理装置22はカウント値を1インクリメントする。この後、ステップS23で、処理装置22の回転位置判断部は、回転角度取得装置16からの測定情報に基づいて、ロータ4Cの回転位置がいずれの角度領域に位置するか判断する。
ロータ4Cの回転位置が角度領域1に位置すると判断されると、ステップS24で、処理装置22のエリア特定部は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子が1,2,3のうちいずれの値であるか特定する。すなわち、ステップS24で、処理装置22のエリア特定部は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子に基づいて、ロータ4Cの回転位置がいずれのエリアに位置するか特定する。
ステップS24でエリア識別子がステップS23で判断された角度領域1と同じ角度領域1に対応するエリア1を示す場合には、ステップS25で、処理装置22は、記憶装置24に記憶されたカウント値が閾値n、すなわち第1の閾値に到達したか否かを判断する。nは1以上の整数である。カウント値が閾値n未満であれば、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。
一方、ステップS25でカウント値が閾値nに到達したと判断すると、ステップS26で、処理装置22の異常検知部は、モータ4の回転異常L3を検知する。この時、処理装置22は、検知信号をモータ駆動装置2に供給し、モータ駆動装置2にモータ4への電力供給を停止させ、モータ4の回転を停止する。また、処理装置22の異常検知部は、情報提示装置26に回転異常L3を示す検知信号を供給して、回転異常L3の発生を使用者に通知する。ステップS26の後、制御動作は終了するが、モータ4の復旧が完了しない限り、次の制御周期に制御動作は開始されない。回転異常L3は、ロータ4Cの角度領域X(高速モードではエリアX)での滞在時間が長すぎる異常である。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると、処理装置22の回転位置判断部が判断し、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xに対応するエリアXに位置すると、処理装置22のエリア特定部が特定した場合、ロータ4Cの滞在時間が閾値nに達した際に、処理装置22の異常検知部は回転異常L3を検知する。
ステップS24でエリア識別子がステップS23で判断された角度領域1の次の角度領域2に対応するエリア2を示す場合には、ステップS27で、処理装置22は、記憶装置24に記憶されたカウント値が閾値i、すなわち第2の閾値に到達したか否かを判断する。iは1以上の整数であり、nよりはるかに小さい。カウント値が閾値i未満であれば、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。
一方、ステップS27でカウント値が閾値iに到達したと判断すると、ステップS28で、処理装置22の異常検知部は、モータ4の回転異常L2を検知する。この時、処理装置22は、検知信号をモータ駆動装置2に供給し、モータ駆動装置2にモータ4への電力供給を停止させ、モータ4の回転を停止する。また、処理装置22の異常検知部は、情報提示装置26に回転異常L2を示す検知信号を供給して、回転異常L2の発生を使用者に通知する。ステップS28の後、制御動作は終了するが、モータ4の復旧が完了しない限り、次の制御周期に制御動作は開始されない。回転異常L2は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされている異常である。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると、処理装置22の回転位置判断部が判断し、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1に対応するエリアX+1に位置すると、処理装置22のエリア特定部が特定した場合、ロータ4Cの滞在時間が閾値iに達した際に、処理装置22の異常検知部は、回転異常L2を検知する。ロータ4Cの滞在時間が閾値iに達したことが回転異常L2の検知の条件であるので、回転位置判断部で判断された角度領域とエリア特定部で特定されたエリアに齟齬があるだけでは、回転異常L2とは判断されない。このように閾値iを設けたのは、ノイズによる誤検知を低減するためである。
ステップS24でエリア識別子がステップS23で判断された角度領域1の直前の角度領域3に対応するエリア3を示す場合には、ステップS29で、処理装置22のエリア特定部は、記憶装置24に記憶されたエリア識別子を3から1(角度領域1に対応するエリア1を示すよう)に変更する。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに対応するエリアXに位置すると、エリア特定部が特定している場合、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1に位置すると、回転位置判断部が判断した場合に、ロータ4Cの回転位置が次の角度領域X+1に対応するエリアX+1に移行したと、処理装置22のエリア特定部は特定する。
次に、ステップS30で、処理装置22の時間監視部は、記憶装置24に記憶されたカウント値をリセットする。ステップS30の後に、制御動作は終了し、次の制御周期に制御動作は開始される。このように、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに対応するエリアXに位置すると、エリア特定部が特定している場合、かつロータ4Cの回転位置が当該角度領域Xの次の角度領域X+1に位置すると回転位置判断部が判断した場合に、処理装置22の時間監視部はカウント値をリセットする(すなわち、滞在時間の計数を開始する)。
ステップS23で、ロータ4Cの回転位置が角度領域2または角度領域3に位置すると判断されると、制御動作は、図16に示す他のステップに進む。これらの場合の制御動作の説明は省略するが、上記の説明を参照することにより、これらの場合の制御動作は理解されるであろう。
高速モードで判断される回転異常L3は、低速モードの回転異常L3と同様に、ロータ4Cの角度領域X(高速モードではエリアX)での滞在時間が長すぎる異常である。回転異常L3は、図11に例示される区域内でのロータ4Cの角度位置の停滞を伴う。
回転異常L3は、カウント値が閾値nに到達すると、検知される(例えば、図16のステップS26)。カウント値は、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xに進入してからの滞在時間に相当する。各角度領域でのロータ4Cの滞在時間が閾値に達した際に、ロータ4Cの回転異常L3を検知するので、ロータ4Cが1回転するのに要する時間の経過を待たずにロータ4Cの回転異常L3を検知することができる。
高速モードで判断される回転異常L2は、ロータ4Cが角度領域間の境界付近でロックされている異常である。回転異常L2は、図11に示すように、角度領域から直前の角度領域への戻り運動を伴う。
回転異常L2は、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断されているのに、エリア識別子が次の角度領域X+1に対応するエリアX+1を示し、カウント値が閾値iに達した時、検知される(例えば、図16のステップS28)。エリア識別子が次の角度領域X+1に対応するエリアX+1を示し、カウント値が閾値iに達する場合には、ロータ4Cの回転位置が次の角度領域X+1に位置すると判断された後、カウント値が閾値iに到達するのに要する時間が少なくとも経過している(例えば、図16のステップS31、ステップS32参照)。このようにロータ4Cの回転位置が次の角度領域X+1に位置すると判断された後、ある程度の時間が経過しているのに、ロータ4Cの回転位置がいまだに元の角度領域Xに位置すると判断されると、回転異常L2が検知される。閾値iは閾値nより小さいので、ロータ4Cが1回転するのに要する時間の経過を待たずにロータ4Cの回転異常L2を検知することができる。
高速モードでは、低速モードで検知される上記の回転異常L1-1およびL1-2は検知されない。しかし、回転異常L2は、図11に示すように、角度領域から直前の角度領域への戻り運動を伴うので、回転異常L1-1およびL1-2に相当する回転異常は、高速モードでは、回転異常L2として検知される。
図16に示されたフローチャートは、モータ4の高速正転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される簡易的な制御動作を示す。図17は、この制御動作の要点を示す表である。
図18は、モータ4の高速逆転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される簡易的な制御動作の要点を示す表である。ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子がXである場合には、図17と図18の動作は同じである。図17における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子がX-1である場合の動作は、図18における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子がX+1である場合の動作と同じである。図17における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子がX+1である場合の動作は、図18における、ロータ4Cの回転位置が角度領域Xにあり、エリア識別子がX-1である場合の動作と同じである。
図18は、モータ4の逆転時における回転異常検知装置18の処理装置22で実行される制御動作を示す。
以上の簡易的な制御動作をモータ4の高速回転時に使用することにより、精確な異常検知を達成することができる。
より精確な異常検知を行うため、ロータ4Cの回転位置がある角度領域Xに位置すると判断され、エリア識別子が次の角度領域X+1に対応するエリアX+1を示す際に増加するカウント値を処理装置22が計数し、当該カウント値が閾値に到達したら、処理装置22は回転異常L2を検知するようにしてもよい。
<他の変形例>
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。
例えば、上記の実施形態では、ロータ4Cの周囲の角度範囲1~12が3つの角度領域1~3に分類される(図3、図14、図15)。但し、下記の通り、角度範囲および角度領域を他の方式で割り当ててもよい。
図19は、変形例で使用される角度範囲と角度領域を示す。この変形例では、角度範囲1~10は、ロータ4Cの周囲360°を10等分することにより得られ、それぞれ36°の大きさを有する。角度範囲1~9に、繰り返される3つの角度領域1~3が割り当てられる。すなわち、3つの角度範囲1,4,7に角度領域1が割り当てられ、3つの角度範囲2,5,8に角度領域2が割り当てられ、3つの角度範囲3,6,9に角度領域3が割り当てられる。そして、角度範囲10に角度領域4が割り当てられる。回転異常検知装置18の処理装置22は、角度領域1~4を識別する。上記の制御動作は、角度領域1~4を前提として修正される。
図20は、他の変形例で使用される角度範囲と角度領域を示す。この変形例では、角度範囲1~8は、ロータ4Cの周囲360°を8等分することにより得られ、それぞれ45°の大きさを有する。2つの角度範囲1,4に角度領域1が割り当てられ、2つの角度範囲2,5に角度領域2が割り当てられ、2つの角度範囲3,6に角度領域3が割り当てられる。そして、角度範囲7,8にそれぞれ角度領域4,5が割り当てられる。回転異常検知装置18の処理装置22は、角度領域1~5を識別する。上記の制御動作は、角度領域1~5を前提として修正される。
図16から図18に示す簡易的な制御動作は、モータ4の高速回転時の動作である。しかし、高速回転時以外でも所定の条件が満たされる場合には、回転異常検知装置は、簡易動作モードに移行し、図16から図18に示す簡易的な制御動作を使用してもよい。
回転異常検知装置18において、処理装置22が実行する各機能は、処理装置の代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array),DSP(Digital Signal Processor)等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
2 モータ駆動装置(制御部)
4 モータ4A 回転軸
4B ステータ
4C ロータ
6 インバータ
8 ゲートドライバ
12 回転位置測定装置
14 A/Dコンバータ
16 回転角度取得装置
18 回転異常検知装置
20 発振回路
22 処理装置(回転位置判断部、時間監視部、異常検知部、エリア特定部)
24 記憶装置
26 情報提示装置
4 モータ4A 回転軸
4B ステータ
4C ロータ
6 インバータ
8 ゲートドライバ
12 回転位置測定装置
14 A/Dコンバータ
16 回転角度取得装置
18 回転異常検知装置
20 発振回路
22 処理装置(回転位置判断部、時間監視部、異常検知部、エリア特定部)
24 記憶装置
26 情報提示装置
Claims (15)
- モータの回転異常検知装置であって、
前記モータのロータの回転位置を判断する回転位置判断部と
回転領域を複数に分割した各角度領域内において、前記ロータが滞在した滞在時間を監視する時間監視部と、
前記各角度領域内における前記ロータの前記滞在時間に基づいて、前記ロータの回転異常を検知する異常検知部と、
を有する回転異常検知装置。 - 前記ロータの前記滞在時間が第1の閾値に達した際に、前記異常検知部は前記ロータの第1の種類の回転異常を検知する、
請求項1に記載の回転異常検知装置。 - 前記各角度領域は、第1のエリアと、前記第1のエリアより前記ロータの回転方向の下流にある第2のエリアに区分され、
前記回転位置判断部は、前記ロータの回転位置が前記第1のエリアと前記第2のエリアのいずれに位置するかを特定するエリア特定部を有し、前記ロータの回転位置を示す測定情報に基づいて、前記ロータの回転位置が位置する前記角度領域を判断し、
前記ロータの回転位置がある角度領域の前記第2のエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定している場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の次の角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合に、前記時間監視部は前記滞在時間の計数を開始する、
請求項2に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転位置がある角度領域の第2のエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定している場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の次の角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合に、前記ロータの回転位置が当該次の角度領域の第1のエリアに移行したと、前記エリア特定部は特定し、
前記滞在時間が前記第1の閾値より小さい値である第2の閾値に到達した際に、前記ロータの回転位置が前記第1のエリアから前記第2のエリアに移行したと、前記エリア特定部は特定する、
請求項3に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転速度が大きいほど、前記第1の閾値および前記第2の閾値は小さい、
請求項4に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転位置がある角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合に、前記ロータの回転位置が当該角度領域の次の角度領域の第1のエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定するたびに、第1の異常エリアカウント値を前記異常検知部は増加させ、
前記ロータの回転位置がある角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の第1のエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定する場合に、第1の異常エリアカウント値を前記異常検知部はリセットし、
前記第1の異常エリアカウント値が第3の閾値に到達した際に、前記異常検知部は前記ロータの第2の種類の回転異常を検知する、
請求項3から5のいずれか1項に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転位置がある角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の次の角度領域の第1のエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定した場合に、前記第1の異常エリアカウント値がゼロであるならば、第2の異常エリアカウント値を前記異常検知部は増加させ、
前記第2の異常エリアカウント値が第4の閾値に到達した際に、前記異常検知部は前記ロータの第3の種類の回転異常を検知する、
請求項6に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転速度が大きいほど、前記第3の閾値および前記第4の閾値は小さい、
請求項7に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転位置がある角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の次の角度領域の第2のエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定した場合に、前記異常検知部は前記ロータの第4の種類の回転異常を検知する、
請求項3から8のいずれか1項に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転位置がある角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の前の角度領域の第1のエリアに位置すると前記エリア特定部が特定した場合に、前記異常検知部はエラー信号を出力する
請求項3から9のいずれか1項に記載の回転異常検知装置。 - 前記ロータの回転速度が所定の閾値より大きい場合には、前記角度領域の角度を拡大する
請求項1~10のいずれか1項に記載の回転異常検知装置。 - 所定の条件が満たされる場合には、簡易的動作モードに移行し、
前記簡易的動作モードでは、
前記各角度領域は1つのエリアに対応し、
前記回転位置判断部は、前記ロータの回転位置が位置するエリアを特定するエリア特定部を有するとともに、前記ロータの回転位置を示す測定情報に基づいて、前記ロータの回転位置が位置する角度領域を判断し、
前記ロータの回転位置がある角度領域に対応するエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定している場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の次の角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合に、前記時間監視部は前記滞在時間の計数を開始し、
前記ロータの回転位置がある角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域に対応するエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定した場合、前記ロータの前記滞在時間が第1の閾値に達した際に、前記異常検知部は前記ロータの回転異常を検知し、
前記ロータの回転位置がある角度領域に位置すると、前記回転位置判断部が判断した場合、かつ前記ロータの回転位置が当該角度領域の次の角度領域に対応するエリアに位置すると、前記エリア特定部が特定した場合に、前記ロータの前記滞在時間が前記第1の閾値と異なる第2の閾値に達した際に、前記異常検知部は前記ロータの回転異常を検知する
請求項4に記載の回転異常検知装置。 - モータに供給される電力を制御する制御装置であって、
請求項1から12のいずれか1項に記載の回転異常検知装置と、
前記回転異常検知装置がロータの回転異常を検知した場合に、モータへの電力供給を停止する制御部と
を有する制御装置。 - モータの回転異常を検知する方法であって、
前記モータのロータの回転位置を判断することと、
回転領域を複数に分割した各角度領域内において、前記ロータが滞在した滞在時間を監視することと、
前記各角度領域内における前記ロータの前記滞在時間に基づいて、前記ロータの回転異常を検知することと
を有する回転異常検知方法。 - コンピュータに
モータのロータの回転位置を判断する機能と、
回転領域を複数に分割した各角度領域内において、前記ロータが滞在した滞在時間を監視する機能と、
前記各角度領域での前記ロータの前記滞在時間に基づいて、前記ロータの回転異常を検知する機能と
を実行させるプログラム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018-121350 | 2018-06-26 | ||
| JP2018121350 | 2018-06-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020003737A1 true WO2020003737A1 (ja) | 2020-01-02 |
Family
ID=68984796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/018167 Ceased WO2020003737A1 (ja) | 2018-06-26 | 2019-04-27 | 回転異常検知装置、制御方法、回転異常検知方法およびプログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2020003737A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007138676A1 (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Mitsubishi Electric Corporation | ステアリング制御装置 |
| JP2009204316A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Nsk Ltd | 回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法 |
| JP2014134547A (ja) * | 2014-03-05 | 2014-07-24 | Nsk Ltd | 回転角度位置検出装置、回転角度位置検出方法およびモータ |
-
2019
- 2019-04-27 WO PCT/JP2019/018167 patent/WO2020003737A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007138676A1 (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Mitsubishi Electric Corporation | ステアリング制御装置 |
| JP2009204316A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Nsk Ltd | 回転角度位置検出装置および回転角度位置検出方法 |
| JP2014134547A (ja) * | 2014-03-05 | 2014-07-24 | Nsk Ltd | 回転角度位置検出装置、回転角度位置検出方法およびモータ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100400609B1 (ko) | 포지션인코더 | |
| JP5449634B1 (ja) | サーボモータおよびエンコーダ | |
| JP6580258B2 (ja) | 電子制御装置及びその動作制御方法 | |
| US10886863B2 (en) | Motor driving control device and motor control method | |
| KR20160149373A (ko) | 모터 제어 방법 | |
| JP2009243992A (ja) | 多回転型アブソリュートエンコーダ | |
| JP6558854B2 (ja) | 冷却ファン制御装置 | |
| JP6681366B2 (ja) | モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法 | |
| JP4797096B2 (ja) | ステッピングモータの回転角検出装置 | |
| JP6006069B2 (ja) | エンコーダおよびエンコーダの異常検出方法 | |
| US10396699B2 (en) | Anomaly diagnosing device and anomaly diagnosing method | |
| JP2021180552A (ja) | モータ駆動制御装置、モータ駆動制御システム、およびファンシステム | |
| CN112400359B (zh) | X射线管诊断系统 | |
| JP7158970B2 (ja) | 異常検知装置、モータ装置、異常検知方法、及びモータの駆動制御方法 | |
| JP5288165B2 (ja) | 交流電動機の制御装置 | |
| US20140172337A1 (en) | Device and Method for Monitoring Signal Levels | |
| US10177693B2 (en) | Motor drive device | |
| JP2002145552A (ja) | エレベーターの安全装置 | |
| JP5582442B2 (ja) | モータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びこれを利用したモータ | |
| Skóra et al. | Detection and compensation of transistor and position sensors faults in PM BLDCM drives | |
| JP2012120354A (ja) | モータ制御装置 | |
| JP7748317B2 (ja) | モータ駆動制御装置、ファンユニット、およびモータ起動制御方法 | |
| JP7461848B2 (ja) | モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御装置の制御方法 | |
| JP2024025459A (ja) | 診断装置、モータ制御装置、診断方法、診断プログラム | |
| KR20160016461A (ko) | 클린룸의 ac 타입 팬 유닛 이상 감지 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19827072 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19827072 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |