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発明の名称 モータ駆動装置、電気機器、手乾燥装置及びモータ駆動装置の制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−89332(P2007−89332A)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
出願番号 特願2005−276199(P2005−276199)
出願日 平成17年9月22日(2005.9.22)
代理人 【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
発明者 森 俊一
要約 課題
電流検知手段の故障をモータ側への通電後早期に検出してモータ駆動素子の破壊を防止することができるモータ駆動装置を得ることを目的とする。

解決手段
モータ駆動装置110は、モータ25に供給される供給電流値を検出する電流検知手段14と、供給電流値が所定の第1のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段15とを備えたモータ駆動装置において、第1のしきい値が、モータの起動電流未満に設定されており、モータの起動時に電流制限手段15が作動しない場合に異常と判定する判定手段12をさらに備えている。
特許請求の範囲
【請求項1】
モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、
供給電流値が所定の第1のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備えたモータ駆動装置において、
前記第1のしきい値が、前記モータの起動電流未満に設定されており、
前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する判定手段をさらに備えている
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項2】
前記判定手段は、異常と判定した場合に、前記モータへの通電を停止する
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
【請求項3】
前記判定手段は、異常と判定した場合に、前記電流検知手段が異常であると判定する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のモータ駆動装置。
【請求項4】
前記モータがDCブラシレスモータであり、
前記判定手段は、モータ起動時の最初の駆動パルスで前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
【請求項5】
前記供給電流値が第2のしきい値を超えた場合に前記モータへの通電を停止する電流遮断をさらに備えている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
【請求項6】
モータ、及び、該モータを駆動するモータ駆動装置を有する電気機器において、
前記モータ駆動装置は、
前記モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、
供給電流値が所定のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備え、
前記しきい値がモータ起動電流未満に設定されており、
前記モータ駆動装置は、
前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する判定手段をさらに備えている
ことを特徴とする電気機器。
【請求項7】
手挿入部が形成された本体、該本体の内部に設けられ外部空気を吸い込む空気流発生装置、及び、該空気流発生装置により吸い込まれた空気を前記手挿入部に噴出するノズルを有する手乾燥装置において、
前記空気流発生装置は、モータ、及び、該モータを駆動するモータ駆動装置を有し、
前記モータ駆動装置は、
前記モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、
供給電流値が所定のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備え、
前記しきい値がモータ起動電流未満に設定されており、
前記モータ駆動装置は、
前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する判定手段をさらに備えている
ことを特徴とする手乾燥装置。
【請求項8】
モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、
供給電流値が所定の第1のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備えたモータ駆動装置の制御方法において、
前記第1のしきい値を前記モータの起動電流未満に設定しておき、
前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する
ことを特徴とするモータ駆動装置の制御方法。
【請求項9】
異常と判定した場合に、前記モータへの通電を停止する
ことを特徴とする請求項8に記載のモータ駆動装置の制御方法。
【請求項10】
異常と判定した場合に、前記電流検知手段が異常であると判定する
ことを特徴とする請求項8または9に記載のモータ駆動装置の制御方法。
【請求項11】
前記モータがDCブラシレスモータであり、
モータ起動時に最初の駆動パルスを出力したときに前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載のモータ駆動装置の制御方法。
【請求項12】
前記供給電流値が第2のしきい値を超えた場合に前記モータへの通電を停止する
ことを特徴とする請求項8から11のいずれか1項に記載のモータ駆動装置の制御方法。


発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ起動時に異常の有無を判断して異常有りと判断した場合にモータへの通電を停止するモータ駆動装置及びその制御方法に関するものである。また、このモータとモータ駆動装置とを搭載した電気機器及び手乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
モータとモータ駆動装置とを搭載した電気機器において、例えば、モータがDCブラシレスモータであり、このモータをインバータ駆動する場合、モータの起動時には定常回転時に比べ大きな電流がモータ駆動素子に流れる。また、短絡などの異常時にも定常回転時に比べ大きな電流がモータ駆動素子に流れる。モータ駆動素子に定格を超えた電流が流れるとモータ駆動素子の破壊につながる。そのため、従来、例えば、モータ駆動素子の前段に電流検知手段を設けておき、この電流検知手段がモータ駆動素子に流れる所定以上の電流を検出した場合にモータへの通電を停止する方法が提案されている(例えば、特許文献1から3参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2004−173445号公報
【特許文献2】特表2002−534043号公報
【特許文献3】特開平10−201076号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、電流検知手段が、電流が流れていてもこれを検出せず電流が流れてない場合と同じ状態となるように故障する(以降、電流なし側に故障と表現)と、モータ側に流れる実際の電流を検出することができない。そして、モータ駆動素子に定格以上の電流が流れてもこれを遮断することができなくなるため、モータ駆動素子は破壊に至る。そして、モータ駆動素子が破壊する際には、発煙を伴う場合が多くあるため、できれば発煙する前に故障を検出して、モータ駆動素子への通電を停止させたいという要望があった。
【0005】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、電流検知手段の故障を検出しモータへの通電を早期に停止してモータ駆動素子の破壊を防止することができるモータ駆動装置及びその制御方法を得ることを目的とする。また、このモータ駆動装置を搭載した電気機器及び手乾燥装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために本発明に係るモータ駆動装置は、モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、供給電流値が所定の第1のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備えたモータ駆動装置において、前記第1のしきい値が、前記モータの起動電流未満に設定されており、前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する判定手段をさらに備えている。
【0007】
また、本発明に係る電気機器は、モータ、及び、該モータを駆動するモータ駆動装置を有する電気機器において、前記モータ駆動装置は、前記モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、供給電流値が所定のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備え、前記しきい値がモータ起動電流未満に設定されており、前記モータ駆動装置は、前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する判定手段をさらに備えている。
【0008】
また、本発明に係る手乾燥装置は、手挿入部が形成された本体、該本体の内部に設けられ外部空気を吸い込む空気流発生装置、及び、該空気流発生装置により吸い込まれた空気を前記手挿入部に噴出するノズルを有する手乾燥装置において、前記空気流発生装置は、モータ、及び、該モータを駆動するモータ駆動装置を有し、前記モータ駆動装置は、前記モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、供給電流値が所定のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備え、前記しきい値がモータ起動電流未満に設定されており、前記モータ駆動装置は、前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する判定手段をさらに備えている。
【0009】
さらに、本発明に係るモータ駆動装置の制御方法は、モータに供給される供給電流値を検出する電流検知手段と、供給電流値が所定の第1のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限手段とを備えたモータ駆動装置の制御方法において、前記第1のしきい値を前記モータの起動電流未満に設定しておき、前記モータの起動時に前記電流制限手段が作動しない場合に異常と判定する。
【発明の効果】
【0010】
この発明によれば、電流制限が動作しないことを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下に、本発明にかかるモータ駆動装置、電気機器、手乾燥装置及びモータ駆動装置の制御方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、本発明のモータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法の概略と特徴を実施の形態として説明し、その後にこのモータ駆動装置を搭載する電気機器の具体例として手乾燥装置の実施例を説明する。
【0012】
[実施の形態]
本発明を実施した電気機器としての手乾燥装置は、前面の開放した凹状空間として構成された手挿入部を有する本体箱体に、高速空気流を生成する高圧空気流発生装置が組込まれている。高圧空気流発生装置で生成された高圧空気流は、手挿入部の上面に設けられたエアーノズルに導かれ、このエアーノズルから高速空気流を手挿入部内に照射して、手挿入部に入れた手に付着した水分を吹き飛ばす。そして、吹き飛ばされた水分は、手挿入部の下部の水受け部に設けられた排水口からドレン容器に導かれ、ここに溜められるようになっている。
【0013】
手挿入部には、挿入された手を検知する手検知部が設けられている。この手検知部により手を検知すると高圧空気流発生装置が動作し、高速空気流を手挿入部内に噴射し、手に付着した水分を吹き飛ばす。高圧空気流発生装置は、DCブラシレスモータ等のモータと、このモータによって回転するターボファンにより構成されている。
【0014】
高圧空気流発生装置のDCブラシレスモータは、マイクロコンピュータによって制御されるモータ駆動回路によって駆動され、電流検知手段によってモータ側に流れる電流が監視されている。モータの起動時には定回転常時に比べ大きな電流がモータ駆動素子に流れるが、モータ起動時の電流がモータ駆動素子の定格電流を超えることでモータ駆動素子が破壊することを防止するために、電流制限のしきい値(モータ電流制限レベル)をモータ駆動素子の定格電流未満に設定しておき、電流検知手段により、このしきい値以上のモータ電流を検出すると、通電時間を減少させる等の機能を有する電流制限手段を動作させてモータ側への通電を制限することで、モータ駆動素子の破壊を防止する。
【0015】
モータ短絡などの異常時には前記電流制限手段を動作させてもモータ駆動素子に定格以上の電流が流れ、モータ駆動素子の破壊に至る恐れがある。そのため、前記しきい値(第1のしきい値:モータ電流制限レベル)より高くモータ駆動素子の定格電流未満に第2のしきい値(モータ電流遮断レベル)を設定し、電流検知手段により第2のしきい値以上の電流を検出すると、電流遮断手段を動作させモータ側への通電を遮断することで、モータ駆動素子の破壊を防止する。
【0016】
しかしながら、電流検知手段が電流なし側に故障すると、モータ側へ流れる電流がモータ駆動素子の定格電流以上に流れても電流無しと検出されてしまうため、モータ側へ流れる電流が過大となった場合でも、第1のしきい値や第2のしきい値以下であると判断され、電流制限手段や電流遮断手段が動作せず、モータ駆動素子の破壊に至る。
【0017】
そのため、モータやモータ電流検知手段が正常な場合は、モータ起動時に確実に電流制限手段が動作するように第1のしきい値(モータ電流制限レベル)を設定しておき、且つモータ起動時に電流制限手段が動作しない場合は、電流検知手段などの異常と判断してモータへの通電を停止するような動作をする判定手段を新たに設ける。このような構成とすることにより、電流検知手段が電流なし側に故障した場合でも、モータ起動時にモータ電流が検出されず電流制限手段が動作しないため、判定手段は、電流検知手段などの異常と判断してモータへの通電を停止するので、モータ起動時の非常に短時間のモータ通電のみで停止することができ、モータ駆動素子の破壊を防止することができる。また、万が一モータ駆動素子の破壊が防止できなかった場合でも、モータへの通電を早期に停止することができるので、モータ駆動素子の破壊や、このときに発生する発煙を抑制することができる。
【0018】
すなわち、この実施の形態によれば、モータの起動時に電流制限手段が第1のしきい値を超えないよう制限動作をする電流制限動作をするかしないかを判定して、電流制限手段が動作しないときには異常と判定する。これにより、電流制限手段が動作しないこと(故障している、異常な状態にある)を、モータの起動時に検出することができる。そして、異常の場合には、モータの起動時にモータ側への通電を停止する。つまり、モータ駆動素子が破壊に至る前の早期に通電を停止する。そしてさらに、電流制限手段が動作しない原因としては、その原因のなりやすさから、電流検知手段が電流なし側に故障した可能性が高く、このような電流検知手段が電流なし側に故障した場合でも、同じように動作してモータ側への通電を早期に停止することができ、これにより、モータ駆動素子やモータの破壊を防止することができる。
【0019】
以下、上述の本発明にかかるモータ駆動装置を搭載する電気機器の具体例として手乾燥装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【0020】
[実施例]
図1は本発明にかかるモータ駆動装置を搭載する電気機器の実施例である手乾燥装置の縦断面図である。図1において、本実施例の手乾燥装置100は、手挿入部21が形成された本体箱体30内に高圧空気流発生装置40が組み込まれ、高圧空気流発生装置40が生成した高圧空気がエアーノズル27部に供給され、エアーノズル27部から噴出する作動気流としての高速気流により、手挿入部21内に挿入された手の水分が吹き飛ばされる構造とされている。本体箱体30は、背面側外殻をなすベース4と、正面側外殻をなす正面パネル22とから構成されている。なお、図1中矢印は空気の流れを示している。
【0021】
高圧空気流発生装置40は、DCブラシレスモータ25と、このモータ9によって回転する図示しないターボファンにより構成され、この実施例では本体箱体30の手挿入部21の上方に、吸気側をベース4側にして取付けられている。高圧空気流発生装置40の吸気側は、本体箱体30の背面側に手挿入部21の奥側背面に近接して縦方向に設けられた下端の開放した通風路31に臨んでいて、通風路31の下端の空気取入口32から、前後方向の抜き差しにより脱着できるエアーフィルタ26を通じて空気を吸込むことができるようになっている。
【0022】
高圧空気流発生装置40の吹出口には、ファンケーシング34が設けられており、このファンケーシングの外側はターボファンの回転方向に沿う方向に誘導路を設けた円形カップ状のケーシング35により覆われ、ケーシング35の誘導路の端に高圧空気流発生装置40から送られてくる高圧空気を高速の気流に変換し手挿入部21に吹き出すエアーノズル27が接続されている。エアーノズル27は、手挿入部21の手挿入口近傍上部に形成された開口部に噴出口を下向きにして組み付けられ、手挿入部21内に入れた手に高速の気流を吹き付け、手を擦り合せることなく手に付いた水滴を手の表面から剥離し吹き飛ばす。エアーノズル27より奥側の上顎部23には、透光窓部材の嵌められた窓36があり、窓内に手を検知する手検知部37が構成されている。
【0023】
手検知部37は、手挿入部21に挿入された手を検知するもので、赤外線発光素子と赤外線受光素子とからなる。手検知部37により手を検知するとマイクロコンピュータ12による処理によりモータ駆動回路13を介して高圧空気流発生装置40が動作され、高速空気流を手挿入部21内に噴射し、手に付着した水分を吹き飛ばす。
【0024】
図2はモータ9及びモータ駆動回路13とその周辺の各種手段の機能ブロック図である。図2において、本実施例のモータ駆動装置110は、モータ9に所定の通電パルスを与えることにより、モータ9を回転させるモータ駆動回路13と、モータ9に供給される電流を検知する電流検知手段14と、モータ9へ供給される電流を制限する電流制限手段15と、モータ9への通電を遮断する電流遮断手段16と、モータ駆動装置が正常な状態にあるか否かを判定する判定手段としてのマイクロコンピュータ12とを含んでいる。
【0025】
図3はモータ9及びモータ駆動回路13とその周辺の要部回路を示す回路構成図である。図3において、モータ駆動回路13は、6個のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)からなる出力段モータ駆動素子群18、これら複数のモータ駆動素子群18をそれぞれ所定のタイミングで開閉動作させてPWM(Pulse width modulator)制御をするドライバ回路17とから構成されている。モータ駆動素子群18は、ダイオードを組み合わせて構成された全波整流回路19と平滑用のキャパシタ11とを介して、交流電源20から電力を供給されている。全波整流回路19とキャパシタ11とからなる整流平滑回路とモータ駆動素子群18との間に、電流検知回路(電流検知手段)14が設けられている。尚、図3において、図2の電流制限手段15、電流遮断手段16及びマイクロコンピュータ12に相当する回路は省略している。
【0026】
図2及び図3に示されるように、本実施例のモータ9のモータ駆動回路13には、電流検知手段(電流検知回路)14が接続されている。そして、交流電源20からモータ9側に供給される電流は、この電流検知手段14により監視されている。そして、モータ9側へ流れる電流の電流監視値として、第1のしきい値であるモータ電流制限レベルと、第2のしきい値であるモータ電流遮断レベルの2つのしきい値が設定されている。モータ電流制限レベルは、モータ9の起動電流未満で且つモータ駆動素子群18の定格電流未満に設定されている。一方、モータ電流遮断レベルは、当該モータ電流制限レベルより高く且つモータ駆動素子群18の定格電流未満に設定されている。
【0027】
そして、モータ電流検知手段14により、モータ電流制限レベル以上の電流が検出されると、電流制限手段15がモータ駆動回路13を制御して、モータ9への通電が制限されるとともに、マイクロコンピュータ12へモータ電流制限信号が入力される。また、モータ電流検知手段14により、モータ電流遮断レベル以上の電流が検出されると、電流遮断手段16がモータ駆動回路を制御して、モータ9への通電が遮断されるとともに、マイクロコンピュータ12へモータ電流遮断信号が入力される。
【0028】
モータ電流制限の手段としては、モータへの通電時間を減少させる等の方法がある。本実施例においては、一例としてモータ制御にPWM制御を用いているので、電流検知手段14によりモータ電流制限レベル以上の電流が検出された時点でPWMパルスをOFFすれば、モータ電流を制限することができる。
【0029】
モータ9の起動時は、回転子が停止している状態から回転を始めるため、定常回転時より大きな起動電流が流れる。このとき、第1のしきい値であるモータ電流制限レベルをモータ起動電流未満に設定しているので、正常な状態であればモータ起動時には確実に電流制限手段15が動作する。一方、電流検知手段14が電流なし側に故障した場合は、モータ起動時にモータ9側に流れる電流が検出されず、電流制限手段15が動作しない。このとき、判定手段であるマイクロコンピュータ12は、電流制限手段15からのモータ電流制限信号が無いことにより、起動時に電流制限手段15が動作しなかったことを知る。そして、このような場合、電流検知手段14などの異常と判断して、モータ9への通電を停止する。
【0030】
図4はモータ駆動回路13の通電パルスパターンを説明するための図表である。図4は図3に示したモータ駆動素子群18(6個の素子#1から#6)の開閉動作パターンを示している。ドライバ回路17は、マイクロコンピュータ12の制御指令に基づき、図4の(1)から(6)に示した通電パルスパターンを繰り返すことによりモータ9を駆動する。
【0031】
図5は判定手段であるマイクロコンピュータの制御動作を示すフローチャートである。図5に沿って、マイクロコンピュータ12の制御動作を説明する。電流検知手段14は、まずステップS1にて、モータ9の始動時か否かの判断をする。そして、始動時であればステップS2に進み、そうでなければステップS1に戻る。
【0032】
ステップS2においては、初回モータ駆動信号としてマイクロコンピュータ12からモータ駆動回路13に図4で示した通電パルスパターンの何れかのパルスにより駆動指令を所定時間行うことで、6個のモータ駆動素子群18(図5)のうち駆動指令に該当する素子がオンし、初回モータ通電が行われる。ステップS3においては、ステップS2での初回パルスによるモータ通電により、電流制限手段15が動作したか否かを判断する。そして、電流制限手段15が動作しているとき、ステップS4に移行して、装置が正常であるとして図4で示した通電パルスパターンを続行することでモータ9への通電を継続する。一方、ステップS3にて、電流制限手段15が動作していないと判断した場合には、ステップS5に移行して、装置が異常であるとしてモータ9への通電を停止するとともに、正面パネル22(図1)に設けられた図示しない表示部に異常を表示する。
【0033】
以上のように構成することで、本実施例のモータ駆動装置110においては、電流検知手段14が電流なし側に故障し、モータ電流制限レベルやモータ電流遮断レベル以上の電流が検出されず、電流制限手段15や電流遮断手段16が動作しない場合でも、モータ起動時の通電のみでモータ9への通電が停止されるため、モータ駆動素子群18の破壊を防止でき、モータ駆動素子群18の破壊時に発生する発煙を防止することができる。また、仮にモータ起動時の通電によりモータ駆動素子群18の破壊が防止できなかった場合でも、モータ9への通電を早期に停止することができるので、モータ駆動素子群18破壊時に発生する発煙を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【0034】
この発明は、手乾燥装置に限らず掃除機などのファンモータを有する電気機器に関して広く有用なものであり、特に過電流によるモータ駆動素子の破壊を早期に防止したい装置に適用されて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明にかかるモータ駆動装置を搭載する電気機器の実施例である手乾燥装置の縦断面図である。
【図2】モータとモータ駆動回路とその周辺の各種手段の機能ブロック図である。
【図3】モータとモータ駆動回路とその周辺の要部回路を示す回路構成図である。
【図4】モータ駆動回路の通電パルスパターンを説明するための図表である。
【図5】判定手段であるマイクロコンピュータの制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0036】
11 キャパシタ
12 マイクロコンピュータ(判定手段)
13 モータ駆動回路
14 電流検知回路(電流検知手段)
15 電流制限手段
16 電流遮断手段
17 ドライバ回路
18 モータ駆動素子
19 全波整流回路
20 交流電源
21 手挿入部
22 正面パネル
23 上顎部
25 モータ(DCブラシレスモータ)
26 エアーフィルタ
27 エアーノズル
31 通風路
32 空気取入口
34 ファンケーシング
35 ケーシング
36 窓
37 手検知部
30 本体箱体
40 高圧空気流発生装置
100 手乾燥装置
110 モータ駆動装置




 

 


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