JPH0824409B2 - モータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、点弧位相角の調整によってモータの回転数
を制御するモータの制御装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来から、例えば空調機、燃焼機等の機器では、ファ
ンロータを回転駆動するモータにトライアックなどを介
して交流電圧を印加するようにしたモータの制御装置が
用いられている。そして、モータの実際の回転数を検出
して、この検出された回転数と目標回転数との比較結果
に基づいてトライアックの点弧位相角を変化させ、これ
によりモータの回転数をフィードバック制御して、ファ
ンロータの定速回転を実現している。

第５図は、上述のようなモータの制御装置に使用する
モータの部分断面図であり、モータ11は、駆動軸14にフ
ァンロータ12を装着している。17は、駆動軸に固定され
たロータである。19は、ロータ17を取り巻く界磁、18は
界磁巻線である。さらに、駆動軸14には第６図に示すよ
うに、Ｎ極Ｓ極を交替に配置した回転磁石板15が取り付
けられており、回転磁石板15から少し離れて、回転磁石
板15の作る磁界を検出するホール素子13が配置されてい
る。

このようなモータでは、上記ホール素子13により交番
磁界を検出し、その交番磁界の周波数を測定することに
よって、モータの回転数を検出していた。

そして、ホール素子13で検出されるモータの回転数が
目標回転数Noよりも小さな場合には、交流電圧の点弧位
相角を小さくして回転数を上げ、Noよりも大きな場合に
は、交流電圧の点弧位相角を大きくして回転数を下げる
ことによって、回転数を一定に保っていた。

一方、上記のモータで負荷に異常が起こってモータが
ロック等した場合、焼き付きを防止するために、ホール
素子13で検出されるモータの回転数が零で、点弧位相角
が、予想される最大負荷に対応して設定される点弧位相
角よりも小さいことを判別したときには電源を遮断する
ようにした保護装置が知られている（特開昭63−217919
号公報参照）。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記公報の保護装置によれば、モータのロックを検出
することができるし、検出した後は、ヒューズ等を使わ
ずにモータをの電源を止めることができるが、次のよう
な問題がある。

すなわち、モータの回転が停止した時点で、ホール素
子13と回転磁石板15との位置関係は、第６図に示すよう
に、ホール素子13に磁界のバイアスがかからない状態に
なった場合と、第７図に示すように、ホール素子13に磁
界のバイアスがかかる状態になった場合とが考えられ
る。前者ではホール素子13から出力信号は原理的には現
れず、後者では、ホール素子13からの出力信号には直流
分が現れる。直流分が現れている間は、出力信号に多少
のノイズ成分が乗っても誤検出することはないが、前者
の出力信号のない状態では、ノイズを受けると、それを
信号とみなしてモータが回転していると判断してしまう
ことになる。ここに、ノイズとは、例えば界磁19から発
生する磁界である。界磁19から発生する磁界の回転数が
小さいとモータにはいつまでも電圧が印加され続けて、
やがて焼き付きが起こってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、
モータの回転数を検出する回転数検出手段と、上記モー
タの回転数を点弧位相角の調整によって制御する回転制
御手段とを有し、上記回転数検出手段で検出された回転
数と目標回転数との比較結果に基づいて上記点弧位相角
を変化させることにより上記モータを定速回転させるモ
ータの制御装置において、検出した回転数では異常がな
い場合でも、モータの回転異常を確実に見分け、モータ
の電源を停止することができるモータの制御装置を提供
することを目的とする。

＜課題を解決するための手段および作用＞ 上記の目的を達成するための第１の発明のモータの制
御装置は、 正常な負荷の範囲内において予想される点弧位相角の
範囲θmin〜θmaxを回転数に対応させて記憶する記憶手
段と、 点弧位相角が、検出された回転数における上記記憶手
段で記憶された点弧位相角範囲を越えた場合に、モータ
に印加される電源を遮断する電源停止手段とを備えたも
のである。

モータが正常な負荷の範囲内において正常に回転して
いるときにはそのときの点弧位相角は、記憶手段で記憶
された点弧位相角範囲の中に入っている。

第１図は、横軸に点弧位相角θ、縦軸に回転数Ｎを取
り、負荷をパラメータとして描いたグラフであり、正常
な負荷の範囲は、曲線Ａと曲線Ｂとの間の領域で示され
る。

ところが、モータの回転に異常な負荷が掛かって、ロ
ック等を起こすと、回転数検出手段によりモータの回転
（回転数をN1とする）を検出しても、検出される点弧位
相角θ１は、正常な負荷に対応する位相角の範囲θmin
〜θmaxをはみ出て終う（グラフ上のＰ点）。

この場合、モータの回転が検出されている場合であっ
ても、電源停止手段によって電源を遮断する。

上記の目的を達成するための第２の発明のモータの制
御装置は、 上記回転制御手段が、点弧位相角を変化させることが
できるものであり、 上記回転制御手段が点弧位相角を変化させても、上記
回転数検出手段で検出された回転数が上昇しない場合
に、モータに印加される電源を遮断する電源停止手段を
有するものである。

上記の構成によれば、回転制御手段が、点弧位相角を
変化させれば、モータの回転に異常がなければ回転数は
上昇または下降するが、モータの回転に異常があれば
（例えばロックされている場合）回転数は上昇も下降も
しない。したがって、この場合、モータの回転が検出さ
れている場合であっても、異常と判断し電源停止手段に
よって電源を遮断する。

＜実施例＞ 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図は実施例のモータの制御装置の基本構成を示す
ブロック図である。交流電源１からの交流電圧は、トラ
イアック２を介してモータ３に与えられている。このモ
ータ３は、例えば空気清浄機において送風のために用い
られるもので、その回転軸3aにはファンロータ４が固定
されている。回転軸3aにはまた、周方向にＳ極とＮ極と
を交互に配置した円柱状の回転磁石板５が固定されてお
り、この回転磁石板５の近傍には、この回転磁石板５が
形成する磁界を検出する回転数検出手段であるホールIC
6が配置されている。モータ３の回転に伴なって回転磁
石板５が回転すると、ホールIC6が検出する磁界は、モ
ータ３の回転数に対応した周期で変化する。

ホールIC6の出力は、トライアック２の点弧位相角を
制御することによってモータ３への印加電圧を調整する
制御回路７に与えられる。この制御回路７にはまた、交
流電源１の出力電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロ
ス検出回路８からの検出信号が与えられている。

制御回路７は上記検出信号が与えられた後、上記点弧
位相角に対応したタイミングでトライアック２を導通さ
せるための制御信号を導出するものである。制御回路７
により、トライアック２の点弧位相角を変化させると、
モータ３への印加電圧波形を変化させることができ、こ
れによりモータ３の回転数を変化させることができる。
したがって、制御回路７において、予め目標回転数Noを
設定しておき、この目標回転数Noと上記ホールIC6の出
力から得られるモータ３の実際の回転数Ｎとを比較し、
この比較結果に基づいてトライアック２の点弧位相角を
制御すれば、モータ３を上記目標回転数において定速回
転させることができる。

第１の発明の実施例に係る制御回路７の詳細な構成を
説明する。

第２図に示すように、ホールIC6の出力信号は、回転
数検出部71に入力される。この回転数検出部71は例えば
所定数のパルスが入力されるのに要した時間を計測し、
この時間に基づいてホールIC6の出力パルスの周波数を
検出する。回転数検出部71の出力は、異常検知部73に与
えられる。さらに、回転数制御部72は現在のトライアッ
ク２の点弧位相角θを異常検知部73に与える。異常検知
部73は、点弧位相角θが、位相角記憶部75に記憶されて
いる、正常な負荷の範囲における点弧位相角の範囲θmi
n〜θmaxに入っているかどうか調べ、もし入っていなけ
れば、電源停止部74に停止信号を送る。電源停止部74
は、回転数制御部72に対して所定の信号を送り、回転数
制御部72はこれによってトライアック２の駆動を停止さ
せる。

第３図は上述のような構成を有する本実施例のモータ
の制御装置の動作を説明するためのフローチャートであ
る。

モータの制御装置による保護動作はモータ駆動後の所
定時間ごとの割り込みにより行われる。

ステップS1では、モータの回転数Ｎを検出し、ステッ
プS2で、当該回転数Ｎにおける点弧位相角θがθmin〜
θmaxに入っているかどうか調べる。入っていなければ
ステップS3において異常と判断して停止させる。この
時、表示を出して人に知らせるようにしてもよい。入っ
ていれば、正常回転と判断して割り込み前の状態に戻
る。

これにより、モータの回転異常状態を早期に解消する
ことができる。

次に、第２の発明の実施例に係る制御回路７の詳細な
構成を説明する。

制御回路７は、次の点で、第１の実施例の構成と異な
っている。すなわち、回転数制御部72は、タイマー回路
を内蔵しており、所定条件の下で、点弧位相角θを上記
タイマーのカウントする時間にわたって変化させる機能
を有する。一方、異常検知部73は回転数の変化を調べる
機能を有している。

第４図は上述のような構成を有する本実施例のモータ
の制御装置の動作を説明するためのフローチャートであ
る。

この実施例の保護動作も、モータ駆動後の所定時間ご
との割り込みにより行われる。

ステップS10では、モータの回転数Ｎを検出する。ス
テップS11では、モータの回転数Ｎが目標回転数Noに達
したかどうか調べ、達していなければ、割り込みを中止
とする。

目標回転数Noに達すれば、ステップS12において、モ
ータの回転テストをする。すなわち、点弧位相角θを低
めに変化させ、ステップS14で回転数Ｎが変化するかど
うか調べる。点弧位相角θの変化の観測は、回転数Ｎが
変化しない限り、タイマーが時間Ｔをカウントするまで
続ける。

なお、点弧位相角θは、正常な負荷に対応する点弧位
相角の範囲θmin〜θmaxの下限であるθminより小さく
なるまで変化させることが、回転数Ｎの顕著な変化を検
出するために望ましい。また、点弧位相角を変化させる
時間Ｔは、モータロック時にコイルの温度が絶縁補償さ
れている上限温度に達するおそれのある時間よりも短く
することが望ましい。

時間Ｔの間に回転数Ｎが変化すれば、正常と判断し、
割り込み前の状態に戻る。もし、ステップS15において
回転数Ｎが変化しないことが分かれば、回転に異常があ
ると判断し、モータへの電圧の印加を停止させる（ステ
ップS16）。

これにより、モータの回転異常を早期に検出し、モー
タの焼き付きを防止することができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前述の実施例では、空気清浄機に適用さ
れる場合を例にとったが、本発明は点弧位相角の調整に
よりモータの回転数を制御する構成の機器に対して広く
実施することができるものである。その他本発明の要旨
を変更しない範囲内において、種々の設計変更を施すこ
とが可能である。

＜発明の効果＞ 以上のように第１の発明のモータの制御装置によれ
ば、回転数検出手段に入るノイズ等により、モータの回
転が見掛け上検出されている場合であっても、点弧位相
角が正常な範囲に入っていないと判断された場合には、
モータの回転を異常と判断して電源停止手段によってモ
ータの電源を遮断することができる。

また、第２の発明のモータの制御装置によれば、モー
タに供給される電源の点弧位相角を変化させ、この時の
モータの回転の変化を調べることによって、モータの回
転の異常を検出し、モータの回転を異常と判断した場合
には、電源停止手段によってモータの電源を遮断するこ
とができる。

したがって、いずれの場合においても、モータの回転
異常を確実に見分け、モータの事故発生を未然に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は負荷の変動による位相角への影響を説明するた
めのグラフ、 第２図は本発明の一実施例のモータの制御装置の全体構
成を示すブロック図、 第３図は制御回路の第１の実施例の保護動作を説明する
ためのフローチャート、 第４図は制御回路の第１の実施例の保護動作を説明する
ためのフローチャート、 第５図は一般的なモータの部分断面図、 第６図、第７図は回転磁石板の停止位置と、磁石検出素
子との位置関係を示す図である。 ２……トライアック、３……モータ、５……回転磁石
板、 ６……ホールIC、７……制御回路、 71……回転数検出部、72……回転数制御部、 73……異常検知部、74……電源停止部、 75……位相角記憶部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ（３）の回転数を検出する回転数検
   出手段（71）と、上記モータ（３）の回転数を点弧位相
   角の調整によって制御する回転制御手段（72）とを有
   し、上記回転数検出手段（71）で検出された回転数と目
   標回転数との比較結果に基づいて上記点弧位相角を変化
   させることにより上記モータ（３）を定速回転させるモ
   ータの制御装置において、 正常な負荷の範囲内において予想される点弧位相角の範
   囲θmin〜θmaxを回転数に対応させて記憶する記憶手段
   （75）と、 点弧位相角が、検出された回転数における上記記憶手段
   （75）で記憶された点弧位相角の範囲θmin〜θmaxを越
   えている場合に、モータ（３）に印加される電源を遮断
   する電源停止手段（74）とを備えたことを特徴とするモ
   ータの制御装置。
2. 【請求項２】モータ（３）の回転数を検出する回転数検
   出手段（71）と、上記モータ（３）の回転数を点弧位相
   角の調整によって制御する回転制御手段（72）とを有
   し、上記回転数検出手段（71）で検出された回転数と目
   標回転数との比較結果に基づいて上記点弧位相角を変化
   させることにより上記モータ（３）を定速回転させるモ
   ータの制御装置において、 上記回転制御手段（72）が、点弧位相角を強制的に変化
   させることができるものであり、 上記回転制御手段（72）が点弧位相角を変化させても、
   上記回転数検出手段（71）で検出された回転数が上昇ま
   たは下降しない場合に、モータ（３）に印加される電源
   を遮断する電源停止手段（74）を有することを特徴とす
   るモータの制御装置。