モータ回転数予測装置
【課題】本発明は、モータに対する通電停止時のロータの回転数を高精度に予測する。
【解決手段】
本発明のモータ回転数予測装置１は、誘導起電圧を検出する誘導起電圧検出部４１と、誘導起電圧検出部４１の検出結果に基づき、惰性により回転するロータ２２の一回転にかかる時間を複数計測する時間計測部４２と、時間計測部４２の計測結果に基づき、時間計測部４２の計測時におけるロータ２２の平均回転数を算出する平均回転数算出部４３と、モータ２の通電停止時から、平均回転数算出部４３の算出したロータ２２の平均回転数に到達するまでの時間を算出する到達時間算出部４４と、プログラムされたラグランジュ補間公式を有し、平均回転数算出部４３の算出結果と到達時間算出部４４の算出結果とをラグランジュ補間公式に入力して、通電停止時のロータ２２の回転数を予測する回転数予測部４５と、を備える。
【解決手段】
本発明のモータ回転数予測装置１は、誘導起電圧を検出する誘導起電圧検出部４１と、誘導起電圧検出部４１の検出結果に基づき、惰性により回転するロータ２２の一回転にかかる時間を複数計測する時間計測部４２と、時間計測部４２の計測結果に基づき、時間計測部４２の計測時におけるロータ２２の平均回転数を算出する平均回転数算出部４３と、モータ２の通電停止時から、平均回転数算出部４３の算出したロータ２２の平均回転数に到達するまでの時間を算出する到達時間算出部４４と、プログラムされたラグランジュ補間公式を有し、平均回転数算出部４３の算出結果と到達時間算出部４４の算出結果とをラグランジュ補間公式に入力して、通電停止時のロータ２２の回転数を予測する回転数予測部４５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに対する通電停止後にロータの惰性による回転によって生じる誘導起電圧から通電停止時のロータの回転数を予測するモータ回転数予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開平７―１６３７９５号公報がある。この公報に記載されたモータ制御装置は、モータに対する通電停止後にロータの惰性による回転から生じる誘導起電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段による検出結果からロータの回転数を算出する演算手段と、を備え、この演算手段では、電圧検出手段が検出した誘導起電圧の時間変化をパルス波として成形し、通電停止後の所定時間内におけるパルス波の幅、すなわちロータが所定の角度（例えば、二極三相のモータでは６０度）回転するのにかかる時間からロータの回転数を算出している。
【特許文献１】特開平７―１６３７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来のモータ制御装置においては、通電停止後のロータの回転数は時間の経過に伴って減少するため、演算手段が算出するロータの回転数は通電停止時のロータの回転数より低い値となってしまう。また、例えば二極三相のモータにおいて、製造誤差などによりロータが偏心していたりコイルやマグネットの位置がずれていたりすると、ロータが６０度回転するごとに誘導起電圧の波形の形状が変わるため、通電停止のタイミングによって計測される波形の幅が変化してしまう。その結果、所定時間内におけるロータの回転角度の検出精度、すなわちロータの回転数の検出精度が低くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、モータに対する通電停止時のロータの回転数を高精度に予測するモータ回転数予測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】
【０００５】
本発明は、通電時にロータが回転するモータに対して通電を停止した後、惰性によるロータの回転によって生じる誘導起電圧から通電停止時のロータの回転数を予測するモータ回転数予測装置において、誘導起電圧を検出する誘導起電圧検出手段と、誘導起電圧検出手段の検出結果に基づき、惰性により回転するロータの一回転にかかる時間を複数計測する時間計測手段と、時間計測手段の計測結果に基づき、時間計測手段の計測時におけるロータの平均回転数を算出する平均回転数算出手段と、モータの通電停止時から、平均回転数算出手段の算出したロータの平均回転数に到達するまでの時間を算出する平均回転数到達時間の算出手段と、プログラムされたラグランジュ補間公式を有し、平均回転数算出手段の算出結果と平均回転数到達時間の算出手段の算出結果とをラグランジュ補間公式に入力して、通電停止時のロータの回転数を予測する回転数予測手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
このモータ回転数予測装置では、モータに対する通電停止後の誘導起電圧の検出結果に基づき、ロータの一回転にかかる時間を複数計測する。そして、複数の計測結果から各計測時におけるロータの平均回転数を算出する。また、モータの通電停止時から、惰性により回転するロータの回転数が算出したロータの平均回転数に到達するまでの時間を算出する。その後、算出した複数のロータの平均回転数と、これらのロータの平均回転数に到達するまでの時間と、をプログラムされたラグランジュ補間公式内に入力して、到達するまでの時間が０の場合のロータの回転数すなわち通電停止時におけるロータの回転数の予測を実現することができる。また、ロータの一回転あたりの誘導起電圧の波形の形状は、ロータが偏心している場合などにおいても一定であるため、誘導起電圧の検出結果からロータの一回転にかかる時間を計測することにより、計測結果にロータの偏心などの影響が現れないので、通電停止時のロータの回転数を高精度に予測することができる。例えば、この予測結果を用いて、モータの回転性能の検査に利用することができる。
【０００７】
また、時間計測手段による複数の計測は、連続していることが好ましい。この場合、複数の計測間に時間差がある場合と比べて、ロータの回転数の予測にかかる時間が短縮されると共に、時間計測手段における演算処理量の軽減が図られる。
【０００８】
あるいは、時間計測手段による複数の計測は、一部が重複していることが好ましい。この場合、より効果的にロータの回転数の予測にかかる時間の短縮が図られる。また、モータの仕様などにより、通電停止後の惰性によるロータの回転が２回転未満である場合においても、ロータの一回転にかかる時間を複数計測することができるので、ロータの回転数の予測が実現され、装置の汎用性の向上が図られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータの通電停止時におけるロータの回転数を高精度に予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るモータ回転数予測装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
[第１の実施形態]
図１及び図２に示すように、モータ回転数予測装置１は、例えば、製造後のモータ２の性能試験において、モータ２の回転性能を検査するために利用される。
【００１２】
モータ回転数予測装置１に接続されるモータ２は、二極三相のコイン型モータであり、上下一対のカップ状部材からなるコイン型の筺体２７を有している。筺体２７には、３個のコイル２４を有するロータ２２と、一対のＮ極とＳ極とを有する円筒状のマグネット２５と、が収容されている。
【００１３】
ロータ２２の中央には、筺体２７に対して固定された回転軸としてのシャフト２３が配置されている。ロータ２２は、シャフト２３の周方向で等間隔（１２０度毎）に突出する三本の足部を有している。これらの三本の足部には、シャフト２３を中心とした同一円上でコイル２４がそれぞれ巻き付けられており、足部はコイル２４のコアとして機能する。
【００１４】
マグネット２５は、円筒形状をなしており、ロータ２２を囲むように配置されている。マグネット２５の外側面には、環状のヨーク２６が固定されており、このヨーク２６は、筺体２７の内側面に固定されている。
【００１５】
筺体２７の周壁には、開口部が設けられ、この開口部からは、コイル２４に電流を供給するブラシとして機能するブラシアッセンブリ２８のランド部２８ａが突出している。ランド部２８ａには、ブラシアッセンブリ２８に電流を供給するための２本の配線２１が半田によって固定されている。
【００１６】
さらに、モータ回転数予測装置１は、モータ２の２本の配線２１が接続されるモータ接続部３と、通電停止後のモータ２の誘導起電圧から通電停止時のロータ２２の回転数を予測する演算部４と、演算部４の予測結果を表示する表示部５と、を備えている。
【００１７】
モータ接続部３は、モータ２の２本の配線２１がそれぞれ接続される配線接続部３１と、モータ２に電流を供給するための電源３２と、電源３２によるモータ２への電流の供給と供給停止とを切り替える切り替えスイッチ３３と、を有している。
【００１８】
演算部４は、ＲＯＭ[Read Only Memory]に記録されたプログラムをＲＡＭ[Random Access Memory]にロードして実行されるＣＰＵ[Central Processing Unit]であり、誘導起電圧検出部４１と、時間計測部４２と、平均回転数算出部４３と、到達時間算出部４４と、回転数予測部４５とで構成されている。演算部４は、モータ接続部３及び表示部５と電気的に接続されている。
【００１９】
誘導起電圧検出部４１は、モータ接続部３に接続されたモータ２に対する通電が停止されたことを検知する。誘導起電圧検出部４１は、モータ２に対する通電停止後、惰性によるロータ２２の回転によって生じる誘導起電圧の時間変化を検出する（図３参照）。誘導起電圧検出部４１は、検出した誘導起電圧の時間変化をＡＤ変換し、デジタル化した誘導起電圧の時間変化の波形を時間変化情報として時間計測部４２に送信する。
【００２０】
時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された時間変化情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。具体的には、時間計測部４２は、モータ２に対する通電停止後、ロータ２２の回転位置が所定の第１の基準位置となるまでの時間ｔ０（図３のグラフにおいて、通電停止時点Ｔ０から、誘導起電圧の波形が谷部の頂点に最初に至るまでの時間）を計測する。そして、時間計測部４２は、時間ｔ０の終了時点、すなわちロータ２２の回転位置が第１の基準位置となった時点を第１の計測開始時点Ｓ１として認識する。時間計測部４２は、ロータ２２が一回転することで生じる誘導起電圧の波形の山部の数が一定数（二極三相のモータ２においては６山）であることより、第１の計測開始時点Ｓ１から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第１の計測終了時点Ｅ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１と第１の計測終了時点Ｅ１とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１を計測する。
【００２１】
また、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２が一回転して第１の基準位置に戻った時点（すなわち第１の計測終了時点Ｅ１）を第２の計測開始時点Ｓ２として認識する。そして、時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第２の計測終了時点Ｅ２として認識する。時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２と第２の計測終了時点Ｅ２とからロータ２２が一回転して再び第１の基準位置に戻るまでの時間ｔ２を計測する。時間計測部４２は、計測した時間ｔ１，ｔ２を計測結果情報として平均回転数算出部４３に送信する。また、時間計測部４２は、計測した時間ｔ０，ｔ１，ｔ２を計測結果情報として到達時間算出部４４に送信する。
【００２２】
平均回転数算出部４３は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、各計測時間におけるロータ２２の平均回転数を算出する（図４参照）。平均回転数算出部４３は、予めプログラムされた下記の式（１）に時間ｔ１，ｔ２を入力して、時間ｔ１の計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１と，時間ｔ２の計測時におけるロータ２２のＮ２とを算出する。なお、式（１）において、Ｎはロータの平均回転数、ｔは時間計測部４２が計測したロータの一回転にかかる時間であり、ｎは自然数である。平均回転数算出部４３は、算出したロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２を平均回転数情報として回転数予測部４５に送信する。
【数１】
【００２３】
到達時間算出部４４は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、時間経過に伴って低下するロータ２２の回転数が、平均回転数算出部４３の算出する平均回転数に到達するまでの時間を算出する。具体的には、到達時間算出部４４は、予めプログラムされた下記の式（２）に時間ｔ０，ｔ１，ｔ２を入力して、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ１に到達するまでの時間Ｔ１と、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ２に到達するまでの時間Ｔ２とを算出する。なお、式（２）において、Ｔはロータの平均回転数に到達するまでの時間、ｔは時間計測部４２が計測したロータの一回転にかかる時間であり、ｎは自然数である。到達時間算出部４４は、算出した時間Ｔ１，Ｔ２を到達時間情報として回転数予測部４５に送信する。
【数２】
【００２４】
回転数予測部４５は、平均回転数算出部４３から送信された平均回転数情報と到達時間算出部４４から送信された到達時間情報とに基づき、モータ２に対する通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予めプログラムされたラグランジェ補間公式（３）にロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２と時間Ｔ１，Ｔ２とを入力して、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。なお、式（３）において、Ｔはロータの平均回転数に到達するまでの時間、Ｎはロータの平均回転数であり、ｎは自然数である。回転数予測部４５は、予測した通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測回転数情報として表示部５に送信する。
【数３】
【００２５】
表示部５は、回転数予測部４５から予測回転数情報を送信された場合、予測が終了したことを作業者に知らせるためにスピーカからシグナル音を発する。そして、表示部５は、ロータ２２の回転数Ｎ０が正常な値の範囲内であれば、正常ランプを点灯させ、作業者は、製造後のモータ２の回転性能は正常であると判断する。
【００２６】
以上の構成を有するモータ回転数予測装置１では、切り替えスイッチ３３を切り替えて、モータ２に対する通電を停止した後、惰性によるロータ２２の回転によって生じる誘導起電圧の検出結果に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１，ｔ２を計測する。そして、時間ｔ１，ｔ２から各計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２を算出する。また、モータ２の通電停止時から、惰性により回転するロータ２２の回転数がロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２に到達するまでの時間Ｔ１，Ｔ２をそれぞれ算出する。その後、ロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２と時間Ｔ１，Ｔ２とをプログラムされたラグランジュ補間公式（３）内に入力して、到達するまでの時間が０の場合のロータ２２の回転数すなわち通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０の予測を実現することができる。そして、この予測結果に基づき、モータ２の回転性能を検査することが可能となる。
【００２７】
また、ロータ２２の一回転あたりの誘導起電圧の波形の形状は、ロータ２２が偏心している場合などにおいても一定であるため、誘導起電圧の検出結果からロータ２２の一回転にかかる時間を計測することにより、計測結果にロータ２２の偏心などの影響が現れないので、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を高精度に予測することができる。
【００２８】
図５は、このモータ回転数予測装置１により予測された通電停止時のロータの回転数と実測されたロータの回転数とを示す図である。この試験では、二極三相のモータを採用し、光学式のロータリエンコーダによりモータに負荷がかからない状態で実測を行った。そして、実測結果とモータ回転数予測装置１による予測結果を点で表し、これらの相関直線を引いた。その結果、相関係数は９９．８％であり、通電停止時のロータの回転数を高精度に予測することができた。
【００２９】
また、このモータ回転数予測装置１では、時間計測部４２による時間ｔ１，ｔ２の計測が連続して行われているため、各計測間に時間差がある場合と比べて、ロータ２２の回転数の予測にかかる時間が短縮されると共に、時間計測部４２における演算処理量の軽減が図られる。
【００３０】
[第２の実施形態]
第２の実施形態に係るモータ回転数予測装置１は、第１の実施形態と比較して、誘導起電圧検出手段４１が誘導起電圧の時間変化の波形を正規化する点と、時間計測部４２における時間ｔ１の計測と時間ｔ２の計測とが重複している点と、到達時間算出部４４における時間Ｔ１，Ｔ２の算出に用いる数式と、が相違している。以下、第１の実施形態と構成が異なる演算部４について説明を行い、第１の実施形態と同一の構成を有するモータ２、モータ接続部３、表示部５については、その説明を省略する。
【００３１】
図１、図６及び図７に示すように、第２の実施形態における誘導起電圧検出部４１は、モータ２に対する通電停止後のロータ２２の惰性による回転によって生じる誘導起電圧の時間変化の波形を検出し、その波形を正規化すなわちパルス波に成形する。誘導起電圧検出部４１は、正規化した誘導起電圧の時間変化の波形をパルス波情報として時間計測部４２に送信する。このように、誘導起電圧の時間変化の波形を正規化することで、時間計測部４２における演算処理量の軽減が図られる。
【００３２】
時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された誘導起電圧のパルス波情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。具体的には、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２の回転位置が所定の第１の基準位置となるまでの時間ｔ０（図６のグラフにおいて、通電停止時点Ｔ０から、最初に誘導起電圧のパルス波が谷部から山部に切り換わるまでの時間）を計測する。そして、時間計測部４２は、時間ｔ０の終了時点、すなわちロータ２２の回転位置が第１の基準位置となった時点を第１の計測開始時点Ｓ１として認識する。
【００３３】
更に、時間計測部４２は、ロータ２２が第１の基準位置から２４０度回転した位置を第２の基準位置とし、第１の計測開始時点Ｓ１の後において最初にロータ２２が第２の基準位置となった時点（図６のグラフにおいて、第１の計測開始時点Ｓ１後、パルス波の谷部から山部への切換えが４回行われた時点）を第１の計測開始時点Ｓ２として認識する。
【００３４】
時間計測部４２は、ロータ２２が一回転することで生じる誘導起電圧のパルス波の谷部から山部への切換えの数が一定数（二極三相のモータ２においては６回）であることから、第１の計測開始時点Ｓ１から数えてパルス波の谷部から山部への切換えが６回行われた時点を第１の計測終了時点Ｅ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１と第１の計測終了時点Ｅ１とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１を計測する。
【００３５】
また、時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２から数えてパルス波の谷部から山部への切換えが６回行われた時点を第２の計測終了時点Ｅ２として認識する。時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２と第２の計測終了時点Ｅ２とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ２を計測する。
【００３６】
また、時間計測部４２は、時間ｔ１と時間ｔ２との重複時間ｔｓ１（すなわち第２の計測開始時点Ｓ２と第１の計測終了時点Ｅ１との間の時間）を計測する。時間計測部４２は、計測した時間ｔ１，ｔ２を計測結果情報として平均回転数算出部４３に送信する。また、時間計測部４２は、計測した時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔｓ１を計測結果情報として到達時間算出部４４に送信する。
【００３７】
平均回転数算出部４３は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、各計測時間におけるロータ２２の平均回転数を算出する。平均回転数算出部４３は、予めプログラムされた式（１）に時間ｔ１，ｔ２を入力して、時間ｔ１の計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１と，時間ｔ２の計測時におけるロータ２２のＮ２とを算出する。平均回転数算出部４３は、算出したロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２を平均回転数情報として回転数予測部４５に送信する。
【００３８】
到達時間算出部４４は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、惰性により回転するロータ２２の回転数が平均回転数算出部４３の算出する平均回転数に到達するまでの時間を算出する。具体的には、到達時間算出部４４は、予めプログラムされた式（４）に時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔｓ１を入力して、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ１に到達するまでの時間Ｔ１と、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ２に到達するまでの時間Ｔ２とを算出する。なお、式（４）において、Ｔはロータの平均回転数に到達するまでの時間、ｔは時間計測部４２が計測したロータの一回転にかかる時間であり、ｎは自然数である。到達時間算出部４４は、算出した時間Ｔ１，Ｔ２を到達時間情報として回転数予測部４５に送信する。
【数４】
【００３９】
回転数予測部４５は、平均回転数算出部４３から送信された平均回転数情報と到達時間算出部４４から送信された到達時間情報とに基づき、モータ２に対する通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予めプログラムされたラグランジェ補間公式（３）にロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２と時間Ｔ１，Ｔ２とを入力して、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予測した通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測回転数情報として表示部５に送信する。
【００４０】
以上の構成を有するモータ回転数予測装置１では、時間計測部４２における時間ｔ１の計測の一部と時間ｔ２の計測の一部とが重複しているため、連続して計測する場合と比べて、効果的にロータ２２の回転数の予測にかかる時間の短縮が図られる。また、モータの仕様などにより、通電停止後の惰性によるロータの回転が２回転未満である場合においても、ロータの一回転にかかる時間を複数計測することができるので、ロータの回転数の予測が実現され、モータ回転数予測装置１の汎用性の向上が図られる。
【００４１】
[第３の実施形態]
第３の実施形態に係るモータ回転数予測装置１は、第１の実施形態と比較して、時間計測部４２がロータ２２の一回転にかかる時間を３回計測している点が相違している。以下、第１の実施形態と構成が異なる演算部４について説明を行い、第１の実施形態と同一の構成を有するモータ２、モータ接続部３、表示部５については、その説明を省略する。
【００４２】
図１、図８及び図９に示すように、第３の実施形態における時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された誘導起電圧の時間変化情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。
【００４３】
誘導起電圧検出部４１は、モータ接続部３に接続されたモータ２に対する通電が停止されたことを検知する。誘導起電圧検出部４１は、モータ２に対する通電停止後、惰性によるロータ２２の回転によって生じる誘導起電圧の時間変化を検出する。誘導起電圧検出部４１は、検出した誘導起電圧の時間変化をＡＤ変換し、デジタル化した誘導起電圧の時間変化の波形を時間変化情報として時間計測部４２に送信する。
【００４４】
時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された誘導起電圧の時間変化情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。具体的には、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２の回転位置が所定の第１の基準位置となるまでの時間ｔ０（図８のグラフにおいて通電停止時点Ｔ０から誘導起電圧のパルス波が谷部から山部に切り換わるまでの時間）を計測する。そして、時間計測部４２は、時間ｔ０の終了時点、すなわちロータ２２の回転位置が第１の基準位置となった時点を第１の計測開始時点Ｓ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第１の計測終了時点Ｅ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１と第１の計測終了時点Ｅ１とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１を計測する。
【００４５】
また、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２が一回転して第１の基準位置に戻った時点（すなわち第１の計測終了時点Ｅ１）を第２の計測開始時点Ｓ２として認識する。時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２から誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第２の計測終了時点Ｅ２として認識し、第２の計測開始時点Ｓ２と第２の計測終了時点Ｅ２とからロータ２２が一回転して再び第１の基準位置に戻るまでの時間ｔ２を計測する。同様に、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２が二回転して第１の基準位置に戻った時点（すなわち第２の計測終了時点Ｅ２）を第３の計測開始時点Ｓ３として認識する。時間計測部４２は、第３の計測開始時点Ｓ３から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第３の計測終了時点Ｅ３として認識し、第３の計測開始時点Ｓ３と第３の計測終了時点Ｅ３とからロータ２２が一回転して第１の基準位置に戻るまでの時間ｔ３を計測する。時間計測部４２は、計測した時間ｔ１，ｔ２，ｔ３を計測結果情報として平均回転数算出部４３に送信する。また、時間計測部４２は、計測した時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３を計測結果情報として到達時間算出部４４に送信する。
【００４６】
平均回転数算出部４３は、時間計測部４２から送信された時間ｔ１，ｔ２，ｔ３を式（１）に入力して、各計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を算出する。平均回転数算出部４３は、算出した平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を平均回転数情報として回転数予測部４５に送信する。
【００４７】
到達時間算出部４４は、時間計測部４２から送信された時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３を式（２）に入力して、モータ２の通電停止時から、惰性により回転するロータ２２の回転数がロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３に到達するまでの時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を算出する。到達時間算出部４４は、算出した時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を到達時間情報として回転数予測部４５に送信する。
【００４８】
回転数予測部４５は、平均回転数算出部４３から送信された平均回転数情報と到達時間算出部４４から送信された到達時間情報とに基づき、ラグランジェ補間公式（３）にロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３と時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とを入力して、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予測した通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を表示部５に送信する。
【００４９】
以上の構成を有するモータ回転数予測装置１では、ロータ２２の一回転にかかる時間を３回計測しているので、ロータ２２の一回転にかかる時間を２回計測する場合と比べて、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０をより高精度に予測することが可能になる。
【００５０】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、時間計測部４２によるロータ２の一回転にかかる時間の計測は、各計測間に時間差があってもよいのはもちろんである。また、計測回数は、３回以上であってもよく、３回以上計測する場合において、各計測の一部が重複する態様であってもよい。また、装置に適用されるモータは、二極三相のものに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るモータ回転数予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したモータの断面図である。
【図３】通電停止後の誘導起電圧を示すグラフである。
【図４】通電停止後のロータの予測回転数を示すグラフである。
【図５】ロータの予測回転数と実測回転数の相関を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態における通電停止後の誘導起電圧を示すグラフである。
【図７】第２の実施形態における通電停止後のロータの予測回転数を示すグラフである。
【図８】第３の実施形態における通電停止後の誘導起電圧を示すグラフである。
【図９】第３の実施形態における通電停止後のロータの予測回転数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１…モータ回転数予測装置、２…モータ、３…モータ接続部、４…演算部、２２…ロータ、２４…コイル、２５…マグネット、４１…誘導起電圧検出部、４２…時間計測部、４３…平均回転数算出部、４４…到達時間算出部、４５…回転数予測部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに対する通電停止後にロータの惰性による回転によって生じる誘導起電圧から通電停止時のロータの回転数を予測するモータ回転数予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開平７―１６３７９５号公報がある。この公報に記載されたモータ制御装置は、モータに対する通電停止後にロータの惰性による回転から生じる誘導起電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段による検出結果からロータの回転数を算出する演算手段と、を備え、この演算手段では、電圧検出手段が検出した誘導起電圧の時間変化をパルス波として成形し、通電停止後の所定時間内におけるパルス波の幅、すなわちロータが所定の角度（例えば、二極三相のモータでは６０度）回転するのにかかる時間からロータの回転数を算出している。
【特許文献１】特開平７―１６３７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来のモータ制御装置においては、通電停止後のロータの回転数は時間の経過に伴って減少するため、演算手段が算出するロータの回転数は通電停止時のロータの回転数より低い値となってしまう。また、例えば二極三相のモータにおいて、製造誤差などによりロータが偏心していたりコイルやマグネットの位置がずれていたりすると、ロータが６０度回転するごとに誘導起電圧の波形の形状が変わるため、通電停止のタイミングによって計測される波形の幅が変化してしまう。その結果、所定時間内におけるロータの回転角度の検出精度、すなわちロータの回転数の検出精度が低くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、モータに対する通電停止時のロータの回転数を高精度に予測するモータ回転数予測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】
【０００５】
本発明は、通電時にロータが回転するモータに対して通電を停止した後、惰性によるロータの回転によって生じる誘導起電圧から通電停止時のロータの回転数を予測するモータ回転数予測装置において、誘導起電圧を検出する誘導起電圧検出手段と、誘導起電圧検出手段の検出結果に基づき、惰性により回転するロータの一回転にかかる時間を複数計測する時間計測手段と、時間計測手段の計測結果に基づき、時間計測手段の計測時におけるロータの平均回転数を算出する平均回転数算出手段と、モータの通電停止時から、平均回転数算出手段の算出したロータの平均回転数に到達するまでの時間を算出する平均回転数到達時間の算出手段と、プログラムされたラグランジュ補間公式を有し、平均回転数算出手段の算出結果と平均回転数到達時間の算出手段の算出結果とをラグランジュ補間公式に入力して、通電停止時のロータの回転数を予測する回転数予測手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
このモータ回転数予測装置では、モータに対する通電停止後の誘導起電圧の検出結果に基づき、ロータの一回転にかかる時間を複数計測する。そして、複数の計測結果から各計測時におけるロータの平均回転数を算出する。また、モータの通電停止時から、惰性により回転するロータの回転数が算出したロータの平均回転数に到達するまでの時間を算出する。その後、算出した複数のロータの平均回転数と、これらのロータの平均回転数に到達するまでの時間と、をプログラムされたラグランジュ補間公式内に入力して、到達するまでの時間が０の場合のロータの回転数すなわち通電停止時におけるロータの回転数の予測を実現することができる。また、ロータの一回転あたりの誘導起電圧の波形の形状は、ロータが偏心している場合などにおいても一定であるため、誘導起電圧の検出結果からロータの一回転にかかる時間を計測することにより、計測結果にロータの偏心などの影響が現れないので、通電停止時のロータの回転数を高精度に予測することができる。例えば、この予測結果を用いて、モータの回転性能の検査に利用することができる。
【０００７】
また、時間計測手段による複数の計測は、連続していることが好ましい。この場合、複数の計測間に時間差がある場合と比べて、ロータの回転数の予測にかかる時間が短縮されると共に、時間計測手段における演算処理量の軽減が図られる。
【０００８】
あるいは、時間計測手段による複数の計測は、一部が重複していることが好ましい。この場合、より効果的にロータの回転数の予測にかかる時間の短縮が図られる。また、モータの仕様などにより、通電停止後の惰性によるロータの回転が２回転未満である場合においても、ロータの一回転にかかる時間を複数計測することができるので、ロータの回転数の予測が実現され、装置の汎用性の向上が図られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータの通電停止時におけるロータの回転数を高精度に予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るモータ回転数予測装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
[第１の実施形態]
図１及び図２に示すように、モータ回転数予測装置１は、例えば、製造後のモータ２の性能試験において、モータ２の回転性能を検査するために利用される。
【００１２】
モータ回転数予測装置１に接続されるモータ２は、二極三相のコイン型モータであり、上下一対のカップ状部材からなるコイン型の筺体２７を有している。筺体２７には、３個のコイル２４を有するロータ２２と、一対のＮ極とＳ極とを有する円筒状のマグネット２５と、が収容されている。
【００１３】
ロータ２２の中央には、筺体２７に対して固定された回転軸としてのシャフト２３が配置されている。ロータ２２は、シャフト２３の周方向で等間隔（１２０度毎）に突出する三本の足部を有している。これらの三本の足部には、シャフト２３を中心とした同一円上でコイル２４がそれぞれ巻き付けられており、足部はコイル２４のコアとして機能する。
【００１４】
マグネット２５は、円筒形状をなしており、ロータ２２を囲むように配置されている。マグネット２５の外側面には、環状のヨーク２６が固定されており、このヨーク２６は、筺体２７の内側面に固定されている。
【００１５】
筺体２７の周壁には、開口部が設けられ、この開口部からは、コイル２４に電流を供給するブラシとして機能するブラシアッセンブリ２８のランド部２８ａが突出している。ランド部２８ａには、ブラシアッセンブリ２８に電流を供給するための２本の配線２１が半田によって固定されている。
【００１６】
さらに、モータ回転数予測装置１は、モータ２の２本の配線２１が接続されるモータ接続部３と、通電停止後のモータ２の誘導起電圧から通電停止時のロータ２２の回転数を予測する演算部４と、演算部４の予測結果を表示する表示部５と、を備えている。
【００１７】
モータ接続部３は、モータ２の２本の配線２１がそれぞれ接続される配線接続部３１と、モータ２に電流を供給するための電源３２と、電源３２によるモータ２への電流の供給と供給停止とを切り替える切り替えスイッチ３３と、を有している。
【００１８】
演算部４は、ＲＯＭ[Read Only Memory]に記録されたプログラムをＲＡＭ[Random Access Memory]にロードして実行されるＣＰＵ[Central Processing Unit]であり、誘導起電圧検出部４１と、時間計測部４２と、平均回転数算出部４３と、到達時間算出部４４と、回転数予測部４５とで構成されている。演算部４は、モータ接続部３及び表示部５と電気的に接続されている。
【００１９】
誘導起電圧検出部４１は、モータ接続部３に接続されたモータ２に対する通電が停止されたことを検知する。誘導起電圧検出部４１は、モータ２に対する通電停止後、惰性によるロータ２２の回転によって生じる誘導起電圧の時間変化を検出する（図３参照）。誘導起電圧検出部４１は、検出した誘導起電圧の時間変化をＡＤ変換し、デジタル化した誘導起電圧の時間変化の波形を時間変化情報として時間計測部４２に送信する。
【００２０】
時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された時間変化情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。具体的には、時間計測部４２は、モータ２に対する通電停止後、ロータ２２の回転位置が所定の第１の基準位置となるまでの時間ｔ０（図３のグラフにおいて、通電停止時点Ｔ０から、誘導起電圧の波形が谷部の頂点に最初に至るまでの時間）を計測する。そして、時間計測部４２は、時間ｔ０の終了時点、すなわちロータ２２の回転位置が第１の基準位置となった時点を第１の計測開始時点Ｓ１として認識する。時間計測部４２は、ロータ２２が一回転することで生じる誘導起電圧の波形の山部の数が一定数（二極三相のモータ２においては６山）であることより、第１の計測開始時点Ｓ１から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第１の計測終了時点Ｅ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１と第１の計測終了時点Ｅ１とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１を計測する。
【００２１】
また、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２が一回転して第１の基準位置に戻った時点（すなわち第１の計測終了時点Ｅ１）を第２の計測開始時点Ｓ２として認識する。そして、時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第２の計測終了時点Ｅ２として認識する。時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２と第２の計測終了時点Ｅ２とからロータ２２が一回転して再び第１の基準位置に戻るまでの時間ｔ２を計測する。時間計測部４２は、計測した時間ｔ１，ｔ２を計測結果情報として平均回転数算出部４３に送信する。また、時間計測部４２は、計測した時間ｔ０，ｔ１，ｔ２を計測結果情報として到達時間算出部４４に送信する。
【００２２】
平均回転数算出部４３は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、各計測時間におけるロータ２２の平均回転数を算出する（図４参照）。平均回転数算出部４３は、予めプログラムされた下記の式（１）に時間ｔ１，ｔ２を入力して、時間ｔ１の計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１と，時間ｔ２の計測時におけるロータ２２のＮ２とを算出する。なお、式（１）において、Ｎはロータの平均回転数、ｔは時間計測部４２が計測したロータの一回転にかかる時間であり、ｎは自然数である。平均回転数算出部４３は、算出したロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２を平均回転数情報として回転数予測部４５に送信する。
【数１】
【００２３】
到達時間算出部４４は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、時間経過に伴って低下するロータ２２の回転数が、平均回転数算出部４３の算出する平均回転数に到達するまでの時間を算出する。具体的には、到達時間算出部４４は、予めプログラムされた下記の式（２）に時間ｔ０，ｔ１，ｔ２を入力して、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ１に到達するまでの時間Ｔ１と、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ２に到達するまでの時間Ｔ２とを算出する。なお、式（２）において、Ｔはロータの平均回転数に到達するまでの時間、ｔは時間計測部４２が計測したロータの一回転にかかる時間であり、ｎは自然数である。到達時間算出部４４は、算出した時間Ｔ１，Ｔ２を到達時間情報として回転数予測部４５に送信する。
【数２】
【００２４】
回転数予測部４５は、平均回転数算出部４３から送信された平均回転数情報と到達時間算出部４４から送信された到達時間情報とに基づき、モータ２に対する通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予めプログラムされたラグランジェ補間公式（３）にロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２と時間Ｔ１，Ｔ２とを入力して、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。なお、式（３）において、Ｔはロータの平均回転数に到達するまでの時間、Ｎはロータの平均回転数であり、ｎは自然数である。回転数予測部４５は、予測した通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測回転数情報として表示部５に送信する。
【数３】
【００２５】
表示部５は、回転数予測部４５から予測回転数情報を送信された場合、予測が終了したことを作業者に知らせるためにスピーカからシグナル音を発する。そして、表示部５は、ロータ２２の回転数Ｎ０が正常な値の範囲内であれば、正常ランプを点灯させ、作業者は、製造後のモータ２の回転性能は正常であると判断する。
【００２６】
以上の構成を有するモータ回転数予測装置１では、切り替えスイッチ３３を切り替えて、モータ２に対する通電を停止した後、惰性によるロータ２２の回転によって生じる誘導起電圧の検出結果に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１，ｔ２を計測する。そして、時間ｔ１，ｔ２から各計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２を算出する。また、モータ２の通電停止時から、惰性により回転するロータ２２の回転数がロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２に到達するまでの時間Ｔ１，Ｔ２をそれぞれ算出する。その後、ロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２と時間Ｔ１，Ｔ２とをプログラムされたラグランジュ補間公式（３）内に入力して、到達するまでの時間が０の場合のロータ２２の回転数すなわち通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０の予測を実現することができる。そして、この予測結果に基づき、モータ２の回転性能を検査することが可能となる。
【００２７】
また、ロータ２２の一回転あたりの誘導起電圧の波形の形状は、ロータ２２が偏心している場合などにおいても一定であるため、誘導起電圧の検出結果からロータ２２の一回転にかかる時間を計測することにより、計測結果にロータ２２の偏心などの影響が現れないので、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を高精度に予測することができる。
【００２８】
図５は、このモータ回転数予測装置１により予測された通電停止時のロータの回転数と実測されたロータの回転数とを示す図である。この試験では、二極三相のモータを採用し、光学式のロータリエンコーダによりモータに負荷がかからない状態で実測を行った。そして、実測結果とモータ回転数予測装置１による予測結果を点で表し、これらの相関直線を引いた。その結果、相関係数は９９．８％であり、通電停止時のロータの回転数を高精度に予測することができた。
【００２９】
また、このモータ回転数予測装置１では、時間計測部４２による時間ｔ１，ｔ２の計測が連続して行われているため、各計測間に時間差がある場合と比べて、ロータ２２の回転数の予測にかかる時間が短縮されると共に、時間計測部４２における演算処理量の軽減が図られる。
【００３０】
[第２の実施形態]
第２の実施形態に係るモータ回転数予測装置１は、第１の実施形態と比較して、誘導起電圧検出手段４１が誘導起電圧の時間変化の波形を正規化する点と、時間計測部４２における時間ｔ１の計測と時間ｔ２の計測とが重複している点と、到達時間算出部４４における時間Ｔ１，Ｔ２の算出に用いる数式と、が相違している。以下、第１の実施形態と構成が異なる演算部４について説明を行い、第１の実施形態と同一の構成を有するモータ２、モータ接続部３、表示部５については、その説明を省略する。
【００３１】
図１、図６及び図７に示すように、第２の実施形態における誘導起電圧検出部４１は、モータ２に対する通電停止後のロータ２２の惰性による回転によって生じる誘導起電圧の時間変化の波形を検出し、その波形を正規化すなわちパルス波に成形する。誘導起電圧検出部４１は、正規化した誘導起電圧の時間変化の波形をパルス波情報として時間計測部４２に送信する。このように、誘導起電圧の時間変化の波形を正規化することで、時間計測部４２における演算処理量の軽減が図られる。
【００３２】
時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された誘導起電圧のパルス波情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。具体的には、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２の回転位置が所定の第１の基準位置となるまでの時間ｔ０（図６のグラフにおいて、通電停止時点Ｔ０から、最初に誘導起電圧のパルス波が谷部から山部に切り換わるまでの時間）を計測する。そして、時間計測部４２は、時間ｔ０の終了時点、すなわちロータ２２の回転位置が第１の基準位置となった時点を第１の計測開始時点Ｓ１として認識する。
【００３３】
更に、時間計測部４２は、ロータ２２が第１の基準位置から２４０度回転した位置を第２の基準位置とし、第１の計測開始時点Ｓ１の後において最初にロータ２２が第２の基準位置となった時点（図６のグラフにおいて、第１の計測開始時点Ｓ１後、パルス波の谷部から山部への切換えが４回行われた時点）を第１の計測開始時点Ｓ２として認識する。
【００３４】
時間計測部４２は、ロータ２２が一回転することで生じる誘導起電圧のパルス波の谷部から山部への切換えの数が一定数（二極三相のモータ２においては６回）であることから、第１の計測開始時点Ｓ１から数えてパルス波の谷部から山部への切換えが６回行われた時点を第１の計測終了時点Ｅ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１と第１の計測終了時点Ｅ１とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１を計測する。
【００３５】
また、時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２から数えてパルス波の谷部から山部への切換えが６回行われた時点を第２の計測終了時点Ｅ２として認識する。時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２と第２の計測終了時点Ｅ２とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ２を計測する。
【００３６】
また、時間計測部４２は、時間ｔ１と時間ｔ２との重複時間ｔｓ１（すなわち第２の計測開始時点Ｓ２と第１の計測終了時点Ｅ１との間の時間）を計測する。時間計測部４２は、計測した時間ｔ１，ｔ２を計測結果情報として平均回転数算出部４３に送信する。また、時間計測部４２は、計測した時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔｓ１を計測結果情報として到達時間算出部４４に送信する。
【００３７】
平均回転数算出部４３は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、各計測時間におけるロータ２２の平均回転数を算出する。平均回転数算出部４３は、予めプログラムされた式（１）に時間ｔ１，ｔ２を入力して、時間ｔ１の計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１と，時間ｔ２の計測時におけるロータ２２のＮ２とを算出する。平均回転数算出部４３は、算出したロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２を平均回転数情報として回転数予測部４５に送信する。
【００３８】
到達時間算出部４４は、時間計測部４２から送信された計測結果情報に基づき、惰性により回転するロータ２２の回転数が平均回転数算出部４３の算出する平均回転数に到達するまでの時間を算出する。具体的には、到達時間算出部４４は、予めプログラムされた式（４）に時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔｓ１を入力して、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ１に到達するまでの時間Ｔ１と、ロータ２２の回転数が平均回転数Ｎ２に到達するまでの時間Ｔ２とを算出する。なお、式（４）において、Ｔはロータの平均回転数に到達するまでの時間、ｔは時間計測部４２が計測したロータの一回転にかかる時間であり、ｎは自然数である。到達時間算出部４４は、算出した時間Ｔ１，Ｔ２を到達時間情報として回転数予測部４５に送信する。
【数４】
【００３９】
回転数予測部４５は、平均回転数算出部４３から送信された平均回転数情報と到達時間算出部４４から送信された到達時間情報とに基づき、モータ２に対する通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予めプログラムされたラグランジェ補間公式（３）にロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２と時間Ｔ１，Ｔ２とを入力して、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予測した通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測回転数情報として表示部５に送信する。
【００４０】
以上の構成を有するモータ回転数予測装置１では、時間計測部４２における時間ｔ１の計測の一部と時間ｔ２の計測の一部とが重複しているため、連続して計測する場合と比べて、効果的にロータ２２の回転数の予測にかかる時間の短縮が図られる。また、モータの仕様などにより、通電停止後の惰性によるロータの回転が２回転未満である場合においても、ロータの一回転にかかる時間を複数計測することができるので、ロータの回転数の予測が実現され、モータ回転数予測装置１の汎用性の向上が図られる。
【００４１】
[第３の実施形態]
第３の実施形態に係るモータ回転数予測装置１は、第１の実施形態と比較して、時間計測部４２がロータ２２の一回転にかかる時間を３回計測している点が相違している。以下、第１の実施形態と構成が異なる演算部４について説明を行い、第１の実施形態と同一の構成を有するモータ２、モータ接続部３、表示部５については、その説明を省略する。
【００４２】
図１、図８及び図９に示すように、第３の実施形態における時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された誘導起電圧の時間変化情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。
【００４３】
誘導起電圧検出部４１は、モータ接続部３に接続されたモータ２に対する通電が停止されたことを検知する。誘導起電圧検出部４１は、モータ２に対する通電停止後、惰性によるロータ２２の回転によって生じる誘導起電圧の時間変化を検出する。誘導起電圧検出部４１は、検出した誘導起電圧の時間変化をＡＤ変換し、デジタル化した誘導起電圧の時間変化の波形を時間変化情報として時間計測部４２に送信する。
【００４４】
時間計測部４２は、誘導起電圧検出部４１から送信された誘導起電圧の時間変化情報に基づき、ロータ２２の一回転にかかる時間を計測する。具体的には、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２の回転位置が所定の第１の基準位置となるまでの時間ｔ０（図８のグラフにおいて通電停止時点Ｔ０から誘導起電圧のパルス波が谷部から山部に切り換わるまでの時間）を計測する。そして、時間計測部４２は、時間ｔ０の終了時点、すなわちロータ２２の回転位置が第１の基準位置となった時点を第１の計測開始時点Ｓ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第１の計測終了時点Ｅ１として認識する。時間計測部４２は、第１の計測開始時点Ｓ１と第１の計測終了時点Ｅ１とからロータ２２の一回転にかかる時間ｔ１を計測する。
【００４５】
また、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２が一回転して第１の基準位置に戻った時点（すなわち第１の計測終了時点Ｅ１）を第２の計測開始時点Ｓ２として認識する。時間計測部４２は、第２の計測開始時点Ｓ２から誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第２の計測終了時点Ｅ２として認識し、第２の計測開始時点Ｓ２と第２の計測終了時点Ｅ２とからロータ２２が一回転して再び第１の基準位置に戻るまでの時間ｔ２を計測する。同様に、時間計測部４２は、通電停止後、ロータ２２が二回転して第１の基準位置に戻った時点（すなわち第２の計測終了時点Ｅ２）を第３の計測開始時点Ｓ３として認識する。時間計測部４２は、第３の計測開始時点Ｓ３から数えて誘導起電圧の波形の山部が６山となった時点を第３の計測終了時点Ｅ３として認識し、第３の計測開始時点Ｓ３と第３の計測終了時点Ｅ３とからロータ２２が一回転して第１の基準位置に戻るまでの時間ｔ３を計測する。時間計測部４２は、計測した時間ｔ１，ｔ２，ｔ３を計測結果情報として平均回転数算出部４３に送信する。また、時間計測部４２は、計測した時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３を計測結果情報として到達時間算出部４４に送信する。
【００４６】
平均回転数算出部４３は、時間計測部４２から送信された時間ｔ１，ｔ２，ｔ３を式（１）に入力して、各計測時におけるロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を算出する。平均回転数算出部４３は、算出した平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を平均回転数情報として回転数予測部４５に送信する。
【００４７】
到達時間算出部４４は、時間計測部４２から送信された時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３を式（２）に入力して、モータ２の通電停止時から、惰性により回転するロータ２２の回転数がロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３に到達するまでの時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を算出する。到達時間算出部４４は、算出した時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を到達時間情報として回転数予測部４５に送信する。
【００４８】
回転数予測部４５は、平均回転数算出部４３から送信された平均回転数情報と到達時間算出部４４から送信された到達時間情報とに基づき、ラグランジェ補間公式（３）にロータ２２の平均回転数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３と時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とを入力して、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を予測する。回転数予測部４５は、予測した通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０を表示部５に送信する。
【００４９】
以上の構成を有するモータ回転数予測装置１では、ロータ２２の一回転にかかる時間を３回計測しているので、ロータ２２の一回転にかかる時間を２回計測する場合と比べて、通電停止時点Ｔ０におけるロータ２２の回転数Ｎ０をより高精度に予測することが可能になる。
【００５０】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、時間計測部４２によるロータ２の一回転にかかる時間の計測は、各計測間に時間差があってもよいのはもちろんである。また、計測回数は、３回以上であってもよく、３回以上計測する場合において、各計測の一部が重複する態様であってもよい。また、装置に適用されるモータは、二極三相のものに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るモータ回転数予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したモータの断面図である。
【図３】通電停止後の誘導起電圧を示すグラフである。
【図４】通電停止後のロータの予測回転数を示すグラフである。
【図５】ロータの予測回転数と実測回転数の相関を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態における通電停止後の誘導起電圧を示すグラフである。
【図７】第２の実施形態における通電停止後のロータの予測回転数を示すグラフである。
【図８】第３の実施形態における通電停止後の誘導起電圧を示すグラフである。
【図９】第３の実施形態における通電停止後のロータの予測回転数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１…モータ回転数予測装置、２…モータ、３…モータ接続部、４…演算部、２２…ロータ、２４…コイル、２５…マグネット、４１…誘導起電圧検出部、４２…時間計測部、４３…平均回転数算出部、４４…到達時間算出部、４５…回転数予測部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電時にロータが回転するモータに対して通電を停止した後、惰性による前記ロータの回転によって生じる誘導起電圧から通電停止時の前記ロータの回転数を予測するモータ回転数予測装置において、
前記誘導起電圧を検出する誘導起電圧検出手段と、
前記誘導起電圧検出手段の検出結果に基づき、惰性により回転する前記ロータの一回転にかかる時間を複数計測する時間計測手段と、
前記時間計測手段の計測結果に基づき、前記時間計測手段の計測時における前記ロータの平均回転数を算出する平均回転数算出手段と、
前記モータの通電停止時から、前記平均回転数算出手段の算出した前記ロータの平均回転数に到達するまでの時間を算出する平均回転数到達時間の算出手段と、
プログラムされたラグランジュ補間公式を有し、前記平均回転数算出手段の算出結果と前記平均回転数到達時間の算出手段の算出結果とを前記ラグランジュ補間公式に入力して、通電停止時の前記ロータの回転数を予測する回転数予測手段と、
を備えることを特徴とするモータ回転数予測装置。
【請求項２】
前記時間計測手段による複数の計測は、連続していることを特徴とする請求項１に記載のモータ回転数予測装置。
【請求項３】
前記時間計測手段による複数の計測は、一部が重複していることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のモータ回転数予測装置。
【請求項１】
通電時にロータが回転するモータに対して通電を停止した後、惰性による前記ロータの回転によって生じる誘導起電圧から通電停止時の前記ロータの回転数を予測するモータ回転数予測装置において、
前記誘導起電圧を検出する誘導起電圧検出手段と、
前記誘導起電圧検出手段の検出結果に基づき、惰性により回転する前記ロータの一回転にかかる時間を複数計測する時間計測手段と、
前記時間計測手段の計測結果に基づき、前記時間計測手段の計測時における前記ロータの平均回転数を算出する平均回転数算出手段と、
前記モータの通電停止時から、前記平均回転数算出手段の算出した前記ロータの平均回転数に到達するまでの時間を算出する平均回転数到達時間の算出手段と、
プログラムされたラグランジュ補間公式を有し、前記平均回転数算出手段の算出結果と前記平均回転数到達時間の算出手段の算出結果とを前記ラグランジュ補間公式に入力して、通電停止時の前記ロータの回転数を予測する回転数予測手段と、
を備えることを特徴とするモータ回転数予測装置。
【請求項２】
前記時間計測手段による複数の計測は、連続していることを特徴とする請求項１に記載のモータ回転数予測装置。
【請求項３】
前記時間計測手段による複数の計測は、一部が重複していることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のモータ回転数予測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１３０８５７（Ｐ２０１０−１３０８５７Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０５３４５（Ｐ２００８−３０５３４５）
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００００１２２５）日本電産コパル株式会社 (755)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００００１２２５）日本電産コパル株式会社 (755)
【Ｆターム（参考）】
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