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JP-2026076766-A - モータ駆動制御装置、ファンユニット、およびモータ駆動制御方法

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Abstract

【課題】モータの寿命の兆候を適切に検出できるようにする。 【解決手段】モータ駆動制御装置（１）は、モータの回転を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路（２）と、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路（３）と、を備え、前記制御回路は、前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度で前記モータが回転するように、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部（２０）と、前記モータの電流を測定する電流測定部（２４）と、前記目標回転速度毎に対応付けられた電流に関する閾値（Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２）を記憶する記憶部（２５）と、前記電流の測定値と前記目標回転速度に対応する前記電流に関する閾値との比較結果に基づいて、前記モータが異常であるか否かを判定する異常判定部（２６）と、を有することを特徴とする。 【選択図】図１

Inventors

  • 田端 剛

Assignees

  • ミネベアミツミ株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (11)

  1. モータの回転を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路と、 前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路と、を備え、 前記制御回路は、 前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度で前記モータが回転するように、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、 前記モータの電流を測定する電流測定部と、 前記目標回転速度毎に対応付けられた電流に関する閾値を記憶する記憶部と、 前記電流の測定値と前記目標回転速度に対応する前記電流に関する閾値との比較結果に基づいて、前記モータが異常であるか否かを判定する異常判定部と、を有する モータ駆動制御装置。
  2. 請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、 前記電流に関する閾値は、第１電流閾値を含み、 前記記憶部は、時間に関する時間閾値を記憶し、 前記異常判定部は、前記電流の測定値が上昇を開始したことを検出した第１時点から前記電流の測定値が前記第１電流閾値に到達した第２時点までの電流上昇時間を測定し、前記電流上昇時間が前記時間閾値以上である場合に、前記モータが所定の異常状態であると判定する モータ駆動制御装置。
  3. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、 前記異常判定部は、前記電流の測定値が前記第１電流閾値以上となった状態が所定時間以上継続した場合に、前記電流の測定値が前記第１電流閾値に到達したと判定する モータ駆動制御装置。
  4. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、 前記電流に関する閾値は、前記第１電流閾値より小さい第２電流閾値を含み、 前記異常判定部は、前記電流の測定値が前記第２電流閾値に到達したタイミングを前記第１時点とする モータ駆動制御装置。
  5. 請求項４に記載のモータ駆動制御装置において、 前記異常判定部は、前記電流の測定値が前記第２電流閾値以上となった状態が所定時間以上継続した場合に、前記電流の測定値が前記第２電流閾値に到達したと判定する モータ駆動制御装置。
  6. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、 前記異常判定部は、時間に対する前記電流の測定値の変化の割合の増加を検出したタイミングを前記第１時点とする モータ駆動制御装置。
  7. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、 前記異常判定部は、前記電流上昇時間が前記時間閾値より小さい場合に、前記モータが前記所定の異常状態とは異なる異常状態であると判定する モータ駆動制御装置。
  8. 請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、 前記電流測定部は、複数の電流の検出値の平均値または中央値を算出し、前記電流の測定値として出力する モータ駆動制御装置。
  9. 前記モータと、 前記モータの出力軸に連結されたインペラと、 請求項１乃至８の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置と、を備える ファンユニット。
  10. モータ駆動制御装置によってモータの回転を制御するためのモータ駆動制御方法であって、 前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度で前記モータが回転するように、前記モータの回転を制御するための駆動制御信号を生成する第１ステップと、 前記モータの電流を測定する第２ステップと、 前記電流の測定値と前記目標回転速度に対応する電流に関する閾値との比較結果に基づいて、前記モータが異常であるか否かを判定する第３ステップと、を含む モータ駆動制御方法。
  11. 請求項１０に記載のモータ駆動制御方法において、 前記電流に関する閾値は、第１電流閾値を含み、 前記第３ステップは、前記電流の測定値が上昇を開始した第１時点から前記電流の測定値が前記第１電流閾値に到達した第２時点までの電流上昇時間を測定するステップと、 前記電流上昇時間が時間に関する閾値である時間閾値以上である場合に、前記モータが所定の異常状態であると判定するステップと、を含む モータ駆動制御方法。

Description

本発明は、モータ駆動制御装置、ファンユニット、およびモータ駆動制御方法に関し、例えば、ファンユニット内のモータの回転を制御するモータ駆動制御装置に関する。 従来、電気機器等の内部で発生する熱を外部へ排出し、その機器の内部を冷却する冷却装置として、ファン（ファンモータ）が広く知られている。ファンは、モータと、モータの出力軸に連結されたインペラとを有し、モータの出力軸の回転に応じてインペラが回転することにより、気流（風）を発生させる。ファンは、例えば、当該ファンのモータの駆動を制御するためのモータ駆動制御装置とともに一つのファンユニットを構成している。ファンユニットにおいて、モータ駆動制御装置が上位装置からの指示に応じてモータを駆動することにより、ファン（モータ）が一方向に一定の回転速度で回転する。 近年、モータ（ファン）を駆動する機能のみらならず、モータの異常を検出する機能を備えたモータ駆動制御装置が増えつつある。例えば、特許文献１には、モータの回転速度（回転数）を監視することにより、モータの寿命を判定する技術が開示されている。 特開２０２１－１９３９８号公報 実施の形態に係るファンユニットの構成を示すブロック図である。実施の形態に係るファンユニットの外観を模式的に示す斜視図である。図２に示すファンユニットの断面を模式的に示す図である。モータの回転速度と定格電流との関係の一例を示す図である。モータの電流の時間的な変化の一例を示す図である。モータの電流の時間的な変化の一例を示す図である。実施の形態に係るモータ駆動制御装置における異常状態の判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 １．実施の形態の概要 先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。 〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置（１）は、モータの回転を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路（２）と、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動する駆動回路（３）と、を備え、前記制御回路は、前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度で前記モータが回転するように、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部（２０）と、前記モータの電流を測定する電流測定部（２４）と、前記目標回転速度毎に対応付けられた電流に関する閾値（Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２）を記憶する記憶部（２５）と、前記電流の測定値と前記目標回転速度に対応する前記電流に関する閾値との比較結果に基づいて、前記モータが異常であるか否かを判定する異常判定部（２６）と、を有することを特徴とする。 〔２〕上記〔１〕に記載のモータ駆動制御装置（１）において、前記電流に関する閾値は、第１電流閾値（Ｉｔｈ２）を含み、前記記憶部は、時間に関する時間閾値（Ｔｔｈ）を記憶し、前記異常判定部は、前記電流の測定値が上昇を開始したことを検出した第１時点（ｔ１）から前記電流の測定値が前記第１電流閾値に到達した第２時点（ｔ２）までの電流上昇時間（Ｔｕｐ）を測定し、前記電流上昇時間が前記時間閾値以上である場合に、前記モータが所定の異常状態であると判定してもよい。 〔３〕上記〔２〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記異常判定部は、前記電流の測定値が前記第１電流閾値以上となった状態が所定時間以上継続した場合に、前記電流の測定値が前記第１電流閾値に到達したと判定してもよい。 〔４〕上記〔２〕または〔３〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記電流に関する閾値は、前記第１電流閾値より小さい第２電流閾値（Ｉｔｈ１）を含み、前記異常判定部は、前記電流の測定値が前記第２電流閾値に到達したタイミングを前記第１時点としてもよい。 〔５〕上記〔４〕に記載のモータ駆動制御装置において、前記異常判定部は、前記電流の測定値が前記第２電流閾値以上となった状態が所定時間以上継続した場合に、前記電流の測定値が前記第２電流閾値に到達したと判定してもよい。 〔６〕上記〔２〕乃至〔５〕の何れか一つに記載のモータ駆動制御装置において、前記異常判定部は、時間に対する前記電流の測定値の変化の割合の増加を検出したタイミングを前記第１時点としてもよい。 〔７〕上記〔２〕乃至〔５〕の何れか一つに記載のモータ駆動制御装置において、前記異常判定部は、前記電流上昇時間が前記時間閾値より小さい場合に、前記モータが前記所定の異常状態とは異なる異常状態であると判定してもよい。 〔８〕上記〔２〕乃至〔７〕の何れか一つに記載のモータ駆動制御装置において、前記電流測定部は、複数の電流の検出値の平均値または中央値を算出し、前記電流の測定値として出力してもよい。 〔９〕本発明の代表的な実施の形態に係るファンユニット（７）は、前記モータ（４０）と、前記モータの出力軸に連結されたインペラ（４１）と、上記〔１〕乃至〔８〕の何れか一つに記載のモータ駆動制御装置（１）と、を備えることを特徴とする。 〔１０〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、モータ駆動制御装置によってモータの回転を制御するためのモータ駆動制御方法である。本方法は、前記モータの回転速度の目標値である目標回転速度で前記モータが回転するように、前記モータの回転を制御するための駆動制御信号を生成する第１ステップ（Ｓ１）と、前記モータの電流を測定する第２ステップ（Ｓ２）と、前記電流の測定値と前記目標回転速度に対応する電流に関する閾値との比較結果に基づいて、前記モータが異常であるか否かを判定する第３ステップ（Ｓ３～Ｓ８）と、を含むことを特徴とする。 〔１１〕上記〔１０〕に記載のモータ駆動制御方法において、前記電流に関する閾値は、第１電流閾値（Ｉｔｈ２）を含み、前記第３ステップは、前記電流の測定値が上昇を開始した第１時点から前記電流の測定値が前記第１電流閾値に到達した第２時点までの電流上昇時間を測定するステップ（Ｓ４）と、前記電流上昇時間が時間に関する閾値である時間閾値以上である場合に、前記モータが所定の異常状態であると判定するステップ（Ｓ７）と、を含んでいてもよい。 ２．実施の形態の具体例 以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。 ≪実施の形態≫ 図１は、実施の形態に係るファンユニット７の構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態に係るファンユニット７の外観を模式的に示す斜視図である。 図３は、図２に示すファンユニット７の断面を模式的に示す図である。 実施の形態に係るファンユニット７は、インペラ（羽根車）を回転させることによって風を発生させる装置である。ファンユニット７は、例えば、機器の内部で発生する熱を外部へ排出し、その機器の内部を冷却する冷却装置の一つとして利用可能である。 図１に示すように、ファンユニット７は、ファン４とモータ駆動制御装置１とを備える。 ファン４は、モータ４０と、モータ４０の回転軸４２に取り付けられているインペラ４１と、を備える。ファン４は、例えば、軸流ファンである。図３に示すように、ファン４において、モータ４０は、インペラ４１のハブの内部に配置されている。 モータ４０は、例えば、インペラ４１が連結された回転軸４２と、回転軸４２に接続されていてモータ４０の回転力により回転するロータを有するアウターロータ型の３相のブラシレスＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータである。モータ４０は、上述した回転軸４２の他、軸受４３，４４、ステータ４５、マグネット４６、ケーシング４７、及び回路基板４８等を備える。 図３に示すように、回転軸４２は、軸線Ｘ方向を長手方向として配置されている棒状部材である。軸受４３，４４は、ケーシング４７の中央部にある軸受支持部４２１に支持される。軸受４３，４４は、回転軸４２を回転可能に支持している。軸受４３，４４は、それぞれ内輪、外輪、及び転動体を有する。 ステータ４５は、例えば、ケーシング４７における回転軸４２の中央部（軸線Ｘ）付近に固定されている。ステータ４５は、例えば、複数の電磁鋼板を積層して形成されたステータコア、及び、インシュレータを介してステータコア上に巻回されたコイルなどを備えている。マグネット４６は、ロータとして機能し、ステータ４５との間に所定の間隙を有するように設けられている。回路基板４８は、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。回路基板４８は、導体の配線が施された絶縁体製の基板に、モータ駆動制御装置１（制御回路２、駆動回路３、および電流検出回路６）を構成する電子部品が搭載されている。 モータ駆動制御装置１は、モータ４０の駆動を制御するための装置である。図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、例えば、複数の外部端子と、制御回路２と、駆動回路３と、位置検出器５と、電流検出回路６とを備えている。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。 図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、複数の外部端子として、例えば、電源端子Ｐ１と、グラウンド端子Ｐ２と、信号を入力するための信号入力端子Ｐ３と、信号を出力するための信号出力端子Ｐ４と、を有している。 ファンユニット７は、所謂４線式のファンモータを構成している。具体的には、図１および図２に示すように、電源端子Ｐ１には信号線４９が接続され、グラウンド端子Ｐ２には信号線５０が接続され、信号入力端子Ｐ３には信号線５１が接続され、信号出力端子Ｐ４には信号線５２が接続されている。図２に示すように、各信号線４９～５１が、ファンユニット７のケーシング４７の外部に引き出され、ファンユニット７の外部に設けられた、上位装置（不図示）および電源装置（不図示）に接続されることにより、モータ駆動制御装置１と電源装置および上位装置とが電気的に接続される。 電源端子Ｐ１には、電源装置から信号線４９を介して直流電圧Ｖｄｃが供給される。これにより、制御回路２および駆動回路３に電源電圧が供給される。なお、モータ駆動制御装置１にレギュレータを設け、レギュレータが直流電圧Ｖｄｃから新たに直流電圧を生成し、制御回路２に電源電圧として供給してもよい。グラウンド端子Ｐ２は信号線５０を介してグラウンド電位ＧＮＤに接続される。 信号入力端子Ｐ３には、後述するように、モータの駆動状態を指示する駆動指令信号Ｓｃが入力される。例えば、信号入力端子Ｐ３は上位装置に接続され、上位装置から出力された駆動指令信号Ｓｃが信号入力端子Ｐ３に入力される。信号出力端子Ｐ４は、後述するように、回転状態信号Ｓｏを出力する。例えば、信号出力端子Ｐ４は上位装置に接続され、制御回路２から出力された回転状態信号Ｓｏが信号出力端子Ｐ４から上位装置に入力される。 なお、ファンユニット７が上位装置から電力供給を受ける場合には、電源端子Ｐ１およびグラウンド端子Ｐ２は、上位装置内の電源ラインおよびグラウンドラインにそれぞれ接続されていてもよい。 位置検出器５は、モータ４０の回転軸（ロータ）の回転位置を検出するための装置である。位置検出器５は、例えば、ホール素子である。例えば、モータ４０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ対応する三つのホール素子が互いに略等間隔で、モータ４０のロータ（マグネット）の周囲に配置されている。なお、ホール素子の個数は特に限定されない。 位置検出器５は、回転位置検出信号（ホール信号）Ｓｈを制御回路２に出力する。回転位置検出信号Ｓｈは、モータ４０の回転位置を示す信号、すなわち、モータ４０のロータ（マグネット）の回転位置に対応する信号である。 なお、位置検