JP2002335693A - モーターの負荷検出方法及び装置 - Google Patents
モーターの負荷検出方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電源装置とモーターがどのような組合せで
も、過負荷時における電源装置・モーターの保護を確実
に行うこと、特に大容量の電源装置に小容量のモーター
を接続したときの保護を確実にすることを課題とするも
のである。 【解決手段】 この発明は、力率算出の基礎データであ
る電圧と電流の位相差に着目し、この位相差を測定する
ことによって力率と同様の変化を検出し、位相差の大小
によってモーターの負荷状況を検知するものである。
も、過負荷時における電源装置・モーターの保護を確実
に行うこと、特に大容量の電源装置に小容量のモーター
を接続したときの保護を確実にすることを課題とするも
のである。 【解決手段】 この発明は、力率算出の基礎データであ
る電圧と電流の位相差に着目し、この位相差を測定する
ことによって力率と同様の変化を検出し、位相差の大小
によってモーターの負荷状況を検知するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、モーターの負荷検出
方法及び装置に関するものである。
方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、モーターの負荷検出は、電源の出
力電流をカレントトランスやシャント抵抗を用いて検出
し、その出力信号を比較演算回路において基準値と比較
して、モーター過負荷時の過電流を検出していた。ま
た、同期式モーターにおける脱調検出も同様に過電流検
出により行われていた。
力電流をカレントトランスやシャント抵抗を用いて検出
し、その出力信号を比較演算回路において基準値と比較
して、モーター過負荷時の過電流を検出していた。ま
た、同期式モーターにおける脱調検出も同様に過電流検
出により行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電流値を基準と
した負荷の検出技術においては、以下の問題点があっ
た。電源装置とモーターの組み合わせは決まっておら
ず、電源装置の電気容量を超えない範囲で、１台の電源
装置に任意の負荷を組み合わせて接続して使用してい
る。そして、モーターによって、過負荷と判断される電
流値や焼損に至る電流値が異なる。したがって、電流値
を基準としてある一定値に保護動作開始点を設定してし
まうと、その一定値に合った負荷特性曲線を持つ負荷に
しか対応できない。
した負荷の検出技術においては、以下の問題点があっ
た。電源装置とモーターの組み合わせは決まっておら
ず、電源装置の電気容量を超えない範囲で、１台の電源
装置に任意の負荷を組み合わせて接続して使用してい
る。そして、モーターによって、過負荷と判断される電
流値や焼損に至る電流値が異なる。したがって、電流値
を基準としてある一定値に保護動作開始点を設定してし
まうと、その一定値に合った負荷特性曲線を持つ負荷に
しか対応できない。
【０００４】例えば、異常と判断される電流値が１Ａの
モーター（イ）、２Ａのモーター（ロ）、３Ａのモータ
ー（ハ）を１台の電源装置に接続し、モーター（イ）の
電流値で異常と判断し装置が停止するように構成する
と、モーター（ロ）、モーター（ハ）は正常であるにも
かかわらず異常と判断されて停止してしまい、モーター
（ハ）の電流値で異常と判断し装置が停止するように構
成すると、モーター（イ）、モーター（ロ）は異常な状
態であるにもかかわらず装置は停止せず、焼損に至るお
それもある。このように、電流値を基準にすると、容量
の違うモーターの異常が検出できない。特に、電源装置
の容量が大きい場合、小容量のモーターの保護が確実に
できないという問題点があった。
モーター（イ）、２Ａのモーター（ロ）、３Ａのモータ
ー（ハ）を１台の電源装置に接続し、モーター（イ）の
電流値で異常と判断し装置が停止するように構成する
と、モーター（ロ）、モーター（ハ）は正常であるにも
かかわらず異常と判断されて停止してしまい、モーター
（ハ）の電流値で異常と判断し装置が停止するように構
成すると、モーター（イ）、モーター（ロ）は異常な状
態であるにもかかわらず装置は停止せず、焼損に至るお
それもある。このように、電流値を基準にすると、容量
の違うモーターの異常が検出できない。特に、電源装置
の容量が大きい場合、小容量のモーターの保護が確実に
できないという問題点があった。
【０００５】そこで、従来は電源装置の保護動作開始点
の電流値を外部から設定できるようにし、作業者が使用
するモーターに合わせて設定を行ったり、モーターの容
量にあった電源装置をそれぞれ用意するなどの対応がと
られている。
の電流値を外部から設定できるようにし、作業者が使用
するモーターに合わせて設定を行ったり、モーターの容
量にあった電源装置をそれぞれ用意するなどの対応がと
られている。
【０００６】電流値自体を基準とせず、力率の考え方を
用いて過負荷状態を検出するようにした装置も提案され
ている。 例えば、特許第２６６９２１９号の発明は、
モーターに流れる電流と電圧の位相差によりモーターに
印加する最適な電圧を決定し、この印加する電圧の制御
回路の出力電圧を基準電圧と比較してモーターの運転状
態を判別するようにしたものである。すなわち、位相差
を電圧値に置き換えてモーターの負荷状況を検出するも
のである。そのために、比較演算時に外部ノイズを受け
やすく、動作安定性に欠けるという問題もあった。
用いて過負荷状態を検出するようにした装置も提案され
ている。 例えば、特許第２６６９２１９号の発明は、
モーターに流れる電流と電圧の位相差によりモーターに
印加する最適な電圧を決定し、この印加する電圧の制御
回路の出力電圧を基準電圧と比較してモーターの運転状
態を判別するようにしたものである。すなわち、位相差
を電圧値に置き換えてモーターの負荷状況を検出するも
のである。そのために、比較演算時に外部ノイズを受け
やすく、動作安定性に欠けるという問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、電源装置
とモーターがどのような組合せでも、過負荷時における
電源装置・モーターの保護を確実に行うこと、特に大容
量の電源装置に小容量のモーターを接続したときの保護
を確実にすることを課題とするものである。
とモーターがどのような組合せでも、過負荷時における
電源装置・モーターの保護を確実に行うこと、特に大容
量の電源装置に小容量のモーターを接続したときの保護
を確実にすることを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】モーター運転時、モータ
ーの負荷によってモーターの力率が変化することは電気
理論的に知られている。力率は電圧と電流の位相差の余
弦で示されるが、モーターの負荷状態を検知するために
は力率の値そのものは意味をなさない。この発明は、力
率算出の基礎データである電圧と電流の位相差に着目し
（位相差０のとき力率は１となる）、この位相差を測定
することによって力率と同様の変化を検出し、位相差の
大小によってモーターの負荷状況を検知するものであ
る。
ーの負荷によってモーターの力率が変化することは電気
理論的に知られている。力率は電圧と電流の位相差の余
弦で示されるが、モーターの負荷状態を検知するために
は力率の値そのものは意味をなさない。この発明は、力
率算出の基礎データである電圧と電流の位相差に着目し
（位相差０のとき力率は１となる）、この位相差を測定
することによって力率と同様の変化を検出し、位相差の
大小によってモーターの負荷状況を検知するものであ
る。
【０００９】請求項１の発明は、電源の出力電流と電源
からの出力電圧との位相差を測定し、この位相差を基準
値と比較することにより、モーターの負荷を検出するこ
とを特徴とするモーターの負荷検出方法である。電源が
インバータの場合、電源からの出力電圧に代えて、これ
と同期している電源の出力電圧周波数の基準信号を用い
ることができる（請求項２）。
からの出力電圧との位相差を測定し、この位相差を基準
値と比較することにより、モーターの負荷を検出するこ
とを特徴とするモーターの負荷検出方法である。電源が
インバータの場合、電源からの出力電圧に代えて、これ
と同期している電源の出力電圧周波数の基準信号を用い
ることができる（請求項２）。
【００１０】請求項３の発明は、電源の出力電流を方形
波とする電流波形整形手段と、電源からの出力電圧を方
形波とする電圧波形整形手段と、前記電流方形波と電圧
方形波の位相差を測定する測定手段と、前記位相差と基
準値とを比較する比較手段とでモーターの負荷検出装置
を構成するものである。電源がインバータの場合、電源
からの出力電圧に代えて、これと同期している電源の出
力電圧周波数の基準信号を用いることができる（請求項
４）。請求項５の発明は、位相差の測定手段を基準発振
器と、この基準発振器の出力を位相差の間のみ出力する
論理積回路とで構成し、前記論理積回路の出力数をカウ
ントすることにより位相差を測定できるようにしたもの
である。
波とする電流波形整形手段と、電源からの出力電圧を方
形波とする電圧波形整形手段と、前記電流方形波と電圧
方形波の位相差を測定する測定手段と、前記位相差と基
準値とを比較する比較手段とでモーターの負荷検出装置
を構成するものである。電源がインバータの場合、電源
からの出力電圧に代えて、これと同期している電源の出
力電圧周波数の基準信号を用いることができる（請求項
４）。請求項５の発明は、位相差の測定手段を基準発振
器と、この基準発振器の出力を位相差の間のみ出力する
論理積回路とで構成し、前記論理積回路の出力数をカウ
ントすることにより位相差を測定できるようにしたもの
である。
【００１１】
【作用】この発明において、電圧方形波と電流方形波と
の位相差を基準値と比較することにより、モーターの負
荷状況を検知することができる。すなわち、位相差が基
準値よりも小さい場合は正常と判断され、逆に位相差が
基準値よりも大きい場合は異常と判断される。力率変動
はモーターの種類に関係なく発生するので、１台の装置
をモーターの種類（容量）を問わずに使用することがで
きる。そして、過負荷状況が検出された場合には周波数
を下げる信号を出力するようにすることにより、モータ
ーを保護することができる。
の位相差を基準値と比較することにより、モーターの負
荷状況を検知することができる。すなわち、位相差が基
準値よりも小さい場合は正常と判断され、逆に位相差が
基準値よりも大きい場合は異常と判断される。力率変動
はモーターの種類に関係なく発生するので、１台の装置
をモーターの種類（容量）を問わずに使用することがで
きる。そして、過負荷状況が検出された場合には周波数
を下げる信号を出力するようにすることにより、モータ
ーを保護することができる。
【００１２】請求項２及び請求項４の発明は、インバー
タにおいては出力周波数の基準信号が発信されており、
これが電源からの出力電圧周波数と同期していることに
着目したものである。すなわち、インバータにおいては
電源からの出力電圧を用いなくとも、基準信号の波形を
出力電流の波形と比較することにより、出力電圧の波形
と比較するのと同じ位相差を得ることができる。そのた
め、高圧の出力電圧を取り込む必要がなく通常ＤＣ１２
Ｖ程度の基準信号の処理で足りることとなり、装置を簡
略化することができる。
タにおいては出力周波数の基準信号が発信されており、
これが電源からの出力電圧周波数と同期していることに
着目したものである。すなわち、インバータにおいては
電源からの出力電圧を用いなくとも、基準信号の波形を
出力電流の波形と比較することにより、出力電圧の波形
と比較するのと同じ位相差を得ることができる。そのた
め、高圧の出力電圧を取り込む必要がなく通常ＤＣ１２
Ｖ程度の基準信号の処理で足りることとなり、装置を簡
略化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１はこの発明実施形態の回路図
であり、三相出力インバータ１にモーター２が接続して
ある。前記インバータ１から出力される任意の電流をカ
レントトランス３で取り出し、増幅・波形整形回路４で
電流方形波が形成されるようにしてある。また、インバ
ータ１からの出力電圧の一相を取り出し、フィルター回
路５で電圧方形波が形成されるようにしてある。前記イ
ンバータからの出力電圧に代えて、インバータ内部にあ
る出力周波数の基準信号を利用すると、請求項２，４の
発明となる。
であり、三相出力インバータ１にモーター２が接続して
ある。前記インバータ１から出力される任意の電流をカ
レントトランス３で取り出し、増幅・波形整形回路４で
電流方形波が形成されるようにしてある。また、インバ
ータ１からの出力電圧の一相を取り出し、フィルター回
路５で電圧方形波が形成されるようにしてある。前記イ
ンバータからの出力電圧に代えて、インバータ内部にあ
る出力周波数の基準信号を利用すると、請求項２，４の
発明となる。
【００１４】前記増幅・波形整形回路４及びフィルター
回路５はラッチ回路６に接続してあり、前記電流方形波
と電圧方形波の位相差のみがラッチ回路６から論理積回
路７に出力されるようにしてある。この論理積回路７に
はカウンター用の基準信号を発信する発振回路８が接続
してあり、前記論理積回路７から位相差に相当する間の
み基準信号が出力されるようにしてある。前記論理積回
路７にはカウンター９が接続してあり、このカウンター
９で位相差に相当する間のみ出力された基準信号の出力
数がカウントされ、比較回路１０で基準値と比較され、
基準値よりも大きいときに負荷検出信号が出力されるよ
うにしてある。図中符号１１はカウンタープリセット回
路である。
回路５はラッチ回路６に接続してあり、前記電流方形波
と電圧方形波の位相差のみがラッチ回路６から論理積回
路７に出力されるようにしてある。この論理積回路７に
はカウンター用の基準信号を発信する発振回路８が接続
してあり、前記論理積回路７から位相差に相当する間の
み基準信号が出力されるようにしてある。前記論理積回
路７にはカウンター９が接続してあり、このカウンター
９で位相差に相当する間のみ出力された基準信号の出力
数がカウントされ、比較回路１０で基準値と比較され、
基準値よりも大きいときに負荷検出信号が出力されるよ
うにしてある。図中符号１１はカウンタープリセット回
路である。
【００１５】次に作動を図２を参照して説明する。モー
ター２への電流は増幅・波形整形回路４から電流方形波
としてラッチ回路６へ出力され、電圧はフィルター回路
５から電圧方形波としてラッチ回路６へ出力される。電
流方形波と電圧方形波との位相差のみがラッチ回路６か
ら論理積回路７へ出力され、論理積回路７において基準
信号との論理積が得られ、位相差に相当する間のみ基準
信号がカウンターへ出力されて基準信号の出力数がカウ
ントされる。ここでカウントされた出力数が基準値と比
較されて、モーターの負荷状況が判断される。
ター２への電流は増幅・波形整形回路４から電流方形波
としてラッチ回路６へ出力され、電圧はフィルター回路
５から電圧方形波としてラッチ回路６へ出力される。電
流方形波と電圧方形波との位相差のみがラッチ回路６か
ら論理積回路７へ出力され、論理積回路７において基準
信号との論理積が得られ、位相差に相当する間のみ基準
信号がカウンターへ出力されて基準信号の出力数がカウ
ントされる。ここでカウントされた出力数が基準値と比
較されて、モーターの負荷状況が判断される。
【００１６】１台の電源に複数のモーターを接続する場
合、この発明の装置をモーター１台ごとに１台ずつ配設
すれば、個別のモーターの状態を把握することができる
が、電源装置に１台配設することによっても何れかのモ
ーターに異常が発生した場合にはこれを検出することが
でき、モーター保護という目的を達することができる。
合、この発明の装置をモーター１台ごとに１台ずつ配設
すれば、個別のモーターの状態を把握することができる
が、電源装置に１台配設することによっても何れかのモ
ーターに異常が発生した場合にはこれを検出することが
でき、モーター保護という目的を達することができる。
【００１７】
【発明の効果】この発明は、電流と電圧の位相差を測定
することによってモーターの負荷状況を検出する。そし
て、電流と電圧の位相差はモーターの負荷のみ関係して
変動し、モーターの容量や種類とは無関係である。した
がって、この発明によれば、モーターの容量や種類に関
わりなくモーターの負荷状況を検出することができる。
すなわち、この発明によれば、モーター、電源ともに、
機種、使用台数に関係なく負荷状況を検出することがで
きるので、機種、使用台数を問わず過負荷状況を検出し
焼損からの保護が可能となる。
することによってモーターの負荷状況を検出する。そし
て、電流と電圧の位相差はモーターの負荷のみ関係して
変動し、モーターの容量や種類とは無関係である。した
がって、この発明によれば、モーターの容量や種類に関
わりなくモーターの負荷状況を検出することができる。
すなわち、この発明によれば、モーター、電源ともに、
機種、使用台数に関係なく負荷状況を検出することがで
きるので、機種、使用台数を問わず過負荷状況を検出し
焼損からの保護が可能となる。
【００１８】また、請求項２，４の発明においては、低
電圧のインバータの基準信号を用いて位相差を検出する
こととしたので、高電圧の電源からの出力電圧を取り込
む部品が不要であり、かつ高電圧に対応する部品を用意
する必要がなく、装置が簡便となる。
電圧のインバータの基準信号を用いて位相差を検出する
こととしたので、高電圧の電源からの出力電圧を取り込
む部品が不要であり、かつ高電圧に対応する部品を用意
する必要がなく、装置が簡便となる。
【図１】 この発明実施形態の回路図である。
【図２】 同じく位相差測定の手順を示す図である。
１ インバータ ２ モーター ３ カレントトランス ４ 増幅・波形整形回路 ５ フィルター回路 ６ ラッチ回路 ７ 論理積回路 ８ 発振回路 ９ カウンター回路 １０ 比較回路
Claims (5)
- 【請求項１】 電源の出力電流と電源からの出力電圧と
の位相差を測定し、この位相差を基準値と比較すること
により、モーターの負荷を検出することを特徴とする、
モーターの負荷検出方法 - 【請求項２】 電源はインバータとし、電源の出力電流
と電源の出力電圧周波数の基準信号との位相差を測定
し、この位相差を基準値と比較することにより、モータ
ーの負荷を検出することを特徴とする、モーターの負荷
検出方法 - 【請求項３】 電源の出力電流を方形波とする電流波形
整形手段と、電源からの出力電圧を方形波とする電圧波
形整形手段と、前記電流方形波と電圧方形波の位相差を
測定する測定手段と、前記位相差と基準値とを比較する
比較手段とよりなるモーターの負荷検出装置 - 【請求項４】 電源はインバータとし、電源の出力電流
を方形波とする電流波形整形手段と、電源の出力電圧周
波数の基準信号を方形波とする電圧波形整形手段と、前
記電流方形波と電圧方形波の位相差を測定する測定手段
と、前記位相差と基準値とを比較する比較手段とよりな
るモーターの負荷検出装置 - 【請求項５】 位相差の測定手段は、基準発振器と、こ
の基準発振器の出力を位相差の間のみ出力する論理積回
路とで構成し、前記論理積回路の出力数をカウントする
ことにより位相差を測定できるようにした、請求項３又
は４に記載のモーターの負荷検出装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001137365A JP2002335693A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | モーターの負荷検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001137365A JP2002335693A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | モーターの負荷検出方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002335693A true JP2002335693A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18984478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001137365A Pending JP2002335693A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | モーターの負荷検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002335693A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005184884A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスｄｃモータの駆動装置 |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001137365A patent/JP2002335693A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005184884A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスｄｃモータの駆動装置 |
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