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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023001575
(43)【公開日】2023-01-06
(54)【発明の名称】異常検出方法及び異常検出装置
(51)【国際特許分類】
G01M 99/00 20110101AFI20221226BHJP
H02P 29/024 20160101ALI20221226BHJP
【ＦＩ】
G01M99/00 Z
H02P29/024
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021102384
(22)【出願日】2021-06-21
(71)【出願人】
【識別番号】000113791
【氏名又は名称】マブチモーター株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼森 康之
(72)【発明者】
【氏名】藤井 俊兵
(72)【発明者】
【氏名】井上 博登
(72)【発明者】
【氏名】佐原 琢郎
(72)【発明者】
【氏名】松本 貴郁
【テーマコード（参考）】
2G024
5H501
【Ｆターム（参考）】
2G024AA21
2G024BA27
2G024CA18
2G024FA04
2G024FA06
2G024FA11
5H501AA05
5H501AA09
5H501CC02
5H501CC04
5H501DD08
5H501HB07
5H501HB16
5H501JJ03
5H501JJ12
5H501JJ16
5H501JJ17
5H501KK06
5H501LL22
5H501LL35
5H501LL51
5H501MM09
5H501PP10
(57)【要約】
【課題】動力伝達装置の異常を判定できる異常検出方法及び異常検出装置を提供すること。
【解決手段】異常検出方法は、モータと、モータにより駆動する駆動軸と、駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する。モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、異常検出方法は、モータの回転に同期してコイルに流れる電流値を検出し、検出した電流値をフーリエ変換し、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定する。
【選択図】図１
【解決手段】異常検出方法は、モータと、モータにより駆動する駆動軸と、駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する。モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、異常検出方法は、モータの回転に同期してコイルに流れる電流値を検出し、検出した電流値をフーリエ変換し、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータと、前記モータにより駆動する駆動軸と、前記駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する異常検出方法であって、
前記モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、
前記異常検出方法は、
前記モータの回転に同期して前記コイルに流れる電流値を検出し、
検出した前記電流値をフーリエ変換し、
前記電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、前記動力伝達装置の異常を判定する、
異常検出方法。
前記モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、
前記異常検出方法は、
前記モータの回転に同期して前記コイルに流れる電流値を検出し、
検出した前記電流値をフーリエ変換し、
前記電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、前記動力伝達装置の異常を判定する、
異常検出方法。
【請求項2】
前記電流値は、Ｎ相の内、少なくとも１相の前記モータの回転に同期した値である、請求項１に記載の異常検出方法。
【請求項3】
前記電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合に、前記動力伝達装置が異常であると判定する、請求項１又は請求項２に記載の異常検出方法。
【請求項4】
検出される前記電流値は、特定次数成分である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の異常検出方法。
【請求項5】
前記動力伝達装置は、前記駆動軸と前記従動軸との間で、非接触で動力を伝達する動力伝達手段を備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の異常検出方法。
【請求項6】
前記動力伝達手段はマグネットカップリングであり、前記マグネットカップリングの極対数と同じ次数成分によって異常を判定している、請求項５に記載の異常検出方法。
【請求項7】
前記動力伝達手段は磁気ギアであり、前記磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分によって異常を判定している、請求項５に記載の異常検出方法。
【請求項8】
前記従動軸は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁を駆動させる、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の異常検出方法。
【請求項9】
前記従動軸は、流体の流量を調整する流量調整弁を駆動させる、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の異常検出方法。
【請求項10】
前記従動軸は、流体を流動させるポンプのインペラに接続されている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の異常検出方法。
【請求項11】
モータと、前記モータにより駆動する駆動軸と、前記駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する異常検出装置であって、
前記モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、
前記異常検出装置は、
前記モータの回転に同期して前記コイルに流れる電流値を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記電流値をフーリエ変換するフーリエ解析部と、
前記電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、前記動力伝達装置の異常を判定する判定部と
を備える、異常検出装置。
前記モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、
前記異常検出装置は、
前記モータの回転に同期して前記コイルに流れる電流値を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記電流値をフーリエ変換するフーリエ解析部と、
前記電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、前記動力伝達装置の異常を判定する判定部と
を備える、異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異常検出方法及び異常検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
火力発電所、石油化学工場などのプラントでは、配管内を流れる水や蒸気など流体の流れを制御するため、数多くの電動バルブアクチュエータが使用される。電動バルブアクチュエータは、一旦設置されると数十年間にわたって使用されるものが多い。電動バルブアクチュエータを長期間にわたって使用する場合、定期的に劣化程度や異常の有無を診断して健全性を確保する必要がある。
【0003】
電動バルブアクチュエータの回転部品の異常を検出する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この技術は、電動バルブアクチュエータによりバルブを駆動し、バルブの中間開度領域におけるモータ電流を検出し、モータ電流に含まれる周波数成分を解析し、回転部品の異常を診断する。また、周波数成分の中から回転部品に起因する特定周波数を抽出し、正常時のスペクトルと比較することにより、回転部品の異常を診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－３４０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前述した電動バルブアクチュエータの回転部品などの動力伝達装置の異常を検出する技術は、データ量が多くなるため、処理時間が長く、高度な処理能力を有するマイコンが必要である。
また、異常検出に使用する値は、アクチュエータ駆動用モータの製造バラツキによって影響を受ける。
本発明の目的は、動力伝達装置の異常を判定できる異常検出方法及び異常検出装置を提供することにある。
また、異常検出に使用する値は、アクチュエータ駆動用モータの製造バラツキによって影響を受ける。
本発明の目的は、動力伝達装置の異常を判定できる異常検出方法及び異常検出装置を提供することにある。
【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、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の異常検出方法は、モータと、前記モータにより駆動する駆動軸と、前記駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する異常検出方法であって、前記モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、前記異常検出方法は、前記モータの回転に同期して前記コイルに流れる電流値を検出し、検出した前記電流値をフーリエ変換し、前記電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、前記動力伝達装置の異常を判定する。
この発明によれば、異常検出方法は、モータと、モータにより駆動する駆動軸と、駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する。異常検出方法は、モータの回転に同期してモータの有するコイルに流れる電流値を検出する。このように構成することによって、モータに流れる電流（モータ電流）を検出できる。異常検出方法は、検出した電流値をフーリエ変換する。このように構成することによって、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定する。このように構成することによって、動力伝達装置において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、動力伝達装置に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。
本発明の異常検出方法は、モータと、前記モータにより駆動する駆動軸と、前記駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する異常検出方法であって、前記モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、前記異常検出方法は、前記モータの回転に同期して前記コイルに流れる電流値を検出し、検出した前記電流値をフーリエ変換し、前記電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、前記動力伝達装置の異常を判定する。
この発明によれば、異常検出方法は、モータと、モータにより駆動する駆動軸と、駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する。異常検出方法は、モータの回転に同期してモータの有するコイルに流れる電流値を検出する。このように構成することによって、モータに流れる電流（モータ電流）を検出できる。異常検出方法は、検出した電流値をフーリエ変換する。このように構成することによって、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定する。このように構成することによって、動力伝達装置において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、動力伝達装置に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。
【0007】
また、上記の異常検出方法において、前記電流値は、Ｎ相の内、少なくとも１相の前記モータの回転に同期した値であってもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、電流値は、Ｎ相の内、少なくとも１相のモータの回転に同期した値とすることができる。仮に、Ｎ相ブラシレスモータの場合、各相の機械的精度と、電流を検出するセンサーの位相精度とがモータに流れる電流に影響を及ぼすことがあり、精度を高くできない。このように構成することによって、モータの各層、電流値を検出するセンサーの位相精度のバラツキを無視できるため、精度を高くできる。少ないデータ量で動力伝達装置の異常検出が可能となることで、処理速度の向上および安価なマイコンの使用が可能となる。また、駆動用モータのバラツキによる影響を軽減することが可能となる。
この発明によれば、異常検出方法において、電流値は、Ｎ相の内、少なくとも１相のモータの回転に同期した値とすることができる。仮に、Ｎ相ブラシレスモータの場合、各相の機械的精度と、電流を検出するセンサーの位相精度とがモータに流れる電流に影響を及ぼすことがあり、精度を高くできない。このように構成することによって、モータの各層、電流値を検出するセンサーの位相精度のバラツキを無視できるため、精度を高くできる。少ないデータ量で動力伝達装置の異常検出が可能となることで、処理速度の向上および安価なマイコンの使用が可能となる。また、駆動用モータのバラツキによる影響を軽減することが可能となる。
【0008】
また、上記の異常検出方法において、前記電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合に、前記動力伝達装置が異常であると判定してもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合に、動力伝達装置が異常であると判定できる。動力伝達装置において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合は、正常である場合と比較して上昇する。このように構成することによって、異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上であることを検出した場合に、異常であると判定できる。
この発明によれば、異常検出方法において、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合に、動力伝達装置が異常であると判定できる。動力伝達装置において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合は、正常である場合と比較して上昇する。このように構成することによって、異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上であることを検出した場合に、異常であると判定できる。
【0009】
また、上記の異常検出方法において、検出される前記電流値は、特定次数成分であってもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、検出される前記電流値は、特定次数成分とすることができる。異常が検出される場合には、モータの次数成分のトルクリップルとして検出される。このように構成することによって、特定次数成分を検出できるため、動力伝達装置に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。異常検出方法において、空転と外乱とを区別して判断できる。
この発明によれば、異常検出方法において、検出される前記電流値は、特定次数成分とすることができる。異常が検出される場合には、モータの次数成分のトルクリップルとして検出される。このように構成することによって、特定次数成分を検出できるため、動力伝達装置に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。異常検出方法において、空転と外乱とを区別して判断できる。
【0010】
また、上記の異常検出方法において、前記動力伝達装置は、前記駆動軸と前記従動軸との間で、非接触で動力を伝達する動力伝達手段を備えてもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、動力伝達装置は、駆動軸と従動軸との間で、非接触で動力を伝達する動力伝達手段を備えることができる。このように構成することによって、従動軸を、モータと同期して動作させることができるため、モータの回転に同期してモータの有するコイルに流れる電流値を検出し、検出した電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定できる。
この発明によれば、異常検出方法において、動力伝達装置は、駆動軸と従動軸との間で、非接触で動力を伝達する動力伝達手段を備えることができる。このように構成することによって、従動軸を、モータと同期して動作させることができるため、モータの回転に同期してモータの有するコイルに流れる電流値を検出し、検出した電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定できる。
【0011】
また、上記の異常検出方法において、前記動力伝達手段はマグネットカップリングであり、前記マグネットカップリングの極対数と同じ次数成分によって異常を判定してもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、動力伝達手段はマグネットカップリングとすることができる。このように構成することによって、マグネットカップリングの極対数と同じ次数成分によって異常を判定することができる。
この発明によれば、異常検出方法において、動力伝達手段はマグネットカップリングとすることができる。このように構成することによって、マグネットカップリングの極対数と同じ次数成分によって異常を判定することができる。
【0012】
また、上記の異常検出方法において、前記動力伝達手段は磁気ギアであり、前記磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分によって異常を判定してもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、動力伝達手段は磁気ギアとすることができる。このように構成することによって、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分の電流値を検出することができる。
この発明によれば、異常検出方法において、動力伝達手段は磁気ギアとすることができる。このように構成することによって、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分の電流値を検出することができる。
【0013】
また、上記の異常検出方法において、前記従動軸は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁を駆動させてもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、従動軸は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁を駆動させることができる。このように構成することによって、従動軸によって、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させることができる。
この発明によれば、異常検出方法において、従動軸は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁を駆動させることができる。このように構成することによって、従動軸によって、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させることができる。
【0014】
また、上記の異常検出方法において、前記従動軸は、流体の流量を調整する流量調整弁を駆動させてもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、従動軸は、流体の流量を調整する流量調整弁の弁体を駆動させることができる。このように構成することによって、従動軸によって、流体の流量を調整することができる。
この発明によれば、異常検出方法において、従動軸は、流体の流量を調整する流量調整弁の弁体を駆動させることができる。このように構成することによって、従動軸によって、流体の流量を調整することができる。
【0015】
また、上記の異常検出方法において、前記従動軸は、流体を流動させるポンプのインペラに接続されてもよい。
この発明によれば、異常検出方法において、従動軸は、流体を流動させるポンプのインペラに接続させることができる。このように構成することによって、従動軸によって、流体を流動させることができる。
この発明によれば、異常検出方法において、従動軸は、流体を流動させるポンプのインペラに接続させることができる。このように構成することによって、従動軸によって、流体を流動させることができる。
【0016】
本発明の異常検出装置は、モータと、前記モータにより駆動する駆動軸と、前記駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する異常検出装置であって、前記モータは少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有し、前記異常検出装置は、前記モータの回転に同期して前記コイルに流れる電流値を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記電流値をフーリエ変換するフーリエ解析部と、前記電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、前記動力伝達装置の異常を判定する判定部とを備える。
この発明によれば、異常検出装置は、モータと、モータにより駆動する駆動軸と、駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する。異常検出装置は、モータの回転に同期してモータの有するコイルに流れる電流値を検出する。このように構成することによって、モータに流れる電流（モータ電流）を検出できる。異常検出装置は、検出した電流値をフーリエ変換する。このように構成することによって、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出装置は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定する。このように構成することによって、動力伝達装置において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、移動力伝達装置に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。
この発明によれば、異常検出装置は、モータと、モータにより駆動する駆動軸と、駆動軸によって回転する従動軸とを有する動力伝達装置の異常を検出する。異常検出装置は、モータの回転に同期してモータの有するコイルに流れる電流値を検出する。このように構成することによって、モータに流れる電流（モータ電流）を検出できる。異常検出装置は、検出した電流値をフーリエ変換する。このように構成することによって、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出装置は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置の異常を判定する。このように構成することによって、動力伝達装置において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、移動力伝達装置に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、動力伝達装置の異常を判定できる異常検出方法及び異常検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施形態に係る異常検出装置の一例を示す図である。
【図2】本実施形態に係る動力伝達装置に含まれるモータと動力伝達手段とを示す模式図である。
【図3A】本実施形態に係る動力伝達装置に含まれるモータと動力伝達手段との動作を示す模式図である。
【図3B】本実施形態に係る動力伝達装置に含まれるモータと動力伝達手段との動作を示す模式図である。
【図4】本実施形態に係る異常検出装置の動作の例１を示す図である。
【図5】本実施形態に係る異常検出装置の動作の例２を示す図である。
【図6】本実施形態に係る異常検出装置の動作の例３を示す図である。
【図7】本実施形態に係る異常検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図8】膨張弁の一例を示す図である。
【図9】膨張弁の一例を示す図である。
【図10】ポンプの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
次に、本実施形態の異常検出方法及び異常検出装置を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
【0020】
（実施形態）
（異常検出装置）
図１は、本発明の実施形態に係る異常検出装置の一例を示す図である。本実施形態に係る異常検出装置２０は、動力伝達装置１の異常を検出する。
動力伝達装置１は、モータ２と、従動軸４と、動力伝達手段５と、駆動軸７と、インバータ８と、電源９と、電源ケーブル１０とを備える。
（異常検出装置）
図１は、本発明の実施形態に係る異常検出装置の一例を示す図である。本実施形態に係る異常検出装置２０は、動力伝達装置１の異常を検出する。
動力伝達装置１は、モータ２と、従動軸４と、動力伝達手段５と、駆動軸７と、インバータ８と、電源９と、電源ケーブル１０とを備える。
【0021】
電源９は、電源ケーブル１０を介して動力伝達装置１に電力を供給する。電源９の一例は直流電源である。電源９の代わりに、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池などの二次電池を使用してもよいし、乾電池などの一次電池を使用してもよい。
インバータ８は、電源９から供給される電力をモータ２に供給することにより、モータ２が備えるロータを回転させる。インバータ８は、交流電力をモータ２に供給する。
モータ２は、駆動コイルに供給される電流によって生じる磁力と、ロータが備える永久磁石の磁力とによる吸引力又は反発力によって、ロータを回転させる。モータ２の一例は、三相ブラシレスモータである。
インバータ８は、電源９から供給される電力をモータ２に供給することにより、モータ２が備えるロータを回転させる。インバータ８は、交流電力をモータ２に供給する。
モータ２は、駆動コイルに供給される電流によって生じる磁力と、ロータが備える永久磁石の磁力とによる吸引力又は反発力によって、ロータを回転させる。モータ２の一例は、三相ブラシレスモータである。
【0022】
モータ２の回転軸を中心とする円周上には、１２０度毎に位置センサが備えられる。３個の位置センサの各々は、ロータの電気角などの回転位置を検出する。位置センサの一例は、ホール素子などの磁気センサを備えている。位置センサは、モータ２の回転位置を検出し、検出した回転位置を示す回転位置情報を各々生成する。３個の位置センサは、３つの回転位置情報の組である回転位置信号を生成し、生成した回転位置信号をインバータ８と異常検出装置２０とに供給する。
【0023】
インバータ８は、位置センサから回転位置信号を取得する。インバータ８は、取得した回転位置信号に基づいて動作する。インバータ８は、操作部（図示なし）から目標回転速度ＴＲを取得する。ここで目標回転速度ＴＲは、モータ２を単位時間に何回転させるように制御するか示す値である。インバータ８は、回転位置信号と、目標回転速度ＴＲとに基づいて動作する。インバータ８は、パルス幅制御を行うことによってロータを回転させる。インバータ８は、パルス数制御を行うことによってロータを回転させてもよい。
【0024】
ロータが回転することによって、ロータの駆動軸７が回転する。駆動軸７の回転力は、動力伝達手段５に伝達される。動力伝達手段５の一例はマグネットカップリングであり、モータ２と同期して動作する。駆動軸７によって伝達された回転力によって、動力伝達手段５の従動軸４が回転する。
【0025】
図２は、本実施形態に係る動力伝達装置に含まれるモータと動力伝達手段とを示す模式図である。
図２に示されるように、モータ２は、ロータ２－１と、モータ軸２－２とを備える。また、動力伝達手段５は、偏心カム５－１と、マグネットカップリング５－２と、プレート５－３と、マグネットカップリング５－４と、ハウジング５－５と、ねじ５－６と、出力シャフト５－７とを備える。
モータ２は、駆動コイルに供給される電流によって生じる磁力と、ロータ２－１が備える永久磁石の磁力とによる吸引力又は反発力によって、ロータ２－１を回転させる。ロータ２－１が回転することによって、ロータ２－１のモータ軸２－２が回転し、モータ軸が回転することによってマグネットカップリング５－４が回転する。マグネットカップリング５－４は、サイクロイドギアを兼ねている。
図２に示されるように、モータ２は、ロータ２－１と、モータ軸２－２とを備える。また、動力伝達手段５は、偏心カム５－１と、マグネットカップリング５－２と、プレート５－３と、マグネットカップリング５－４と、ハウジング５－５と、ねじ５－６と、出力シャフト５－７とを備える。
モータ２は、駆動コイルに供給される電流によって生じる磁力と、ロータ２－１が備える永久磁石の磁力とによる吸引力又は反発力によって、ロータ２－１を回転させる。ロータ２－１が回転することによって、ロータ２－１のモータ軸２－２が回転し、モータ軸が回転することによってマグネットカップリング５－４が回転する。マグネットカップリング５－４は、サイクロイドギアを兼ねている。
【0026】
マグネットカップリング５－４が回転することによって、その回転力が、プレート５－３を介して動力伝達手段５に伝達される。
動力伝達手段５において、ねじ５－６と、出力シャフト５－７とは、ハウジング５－５によって覆われて保護されている。動力伝達手段５において、マグネットカップリング５－４は、マグネットカップリング５－２から伝達される回転力によって回転する。マグネットカップリング５－２の回転力は、ねじ５－６に伝達される。ねじ５－６は、マグネットカップリング５－４によって伝達された回転力によって、Ｚ軸方向の推力を生み出す。ねじ５－６が生み出したＺ軸方向の推力は、出力シャフト５－７に伝達される。出力シャフト５－７は、ねじ５－６によって伝達された推力によって、Ｚ軸方向に作動する。
動力伝達手段５において、ねじ５－６と、出力シャフト５－７とは、ハウジング５－５によって覆われて保護されている。動力伝達手段５において、マグネットカップリング５－４は、マグネットカップリング５－２から伝達される回転力によって回転する。マグネットカップリング５－２の回転力は、ねじ５－６に伝達される。ねじ５－６は、マグネットカップリング５－４によって伝達された回転力によって、Ｚ軸方向の推力を生み出す。ねじ５－６が生み出したＺ軸方向の推力は、出力シャフト５－７に伝達される。出力シャフト５－７は、ねじ５－６によって伝達された推力によって、Ｚ軸方向に作動する。
【0027】
動力伝達手段５が駆動しているときに、出力シャフト５－７が突き当たること、プレート５－３とマグネットカップリング５－４との間に異物が挟まることなどの異常が発生した場合に、マグネットカップリングが脱調する場合がある。
図３Ａと図３Ｂとは、本実施形態に係る動力伝達装置に含まれるモータと動力伝達手段との動作を示す模式図である。
図３Ａは正常時を示し、図３Ｂは異常時を示す。図３Ｂに示される例では、出力シャフト５－７が突き当てられた場合を示す。図１に戻り説明を続ける。
図３Ａと図３Ｂとは、本実施形態に係る動力伝達装置に含まれるモータと動力伝達手段との動作を示す模式図である。
図３Ａは正常時を示し、図３Ｂは異常時を示す。図３Ｂに示される例では、出力シャフト５－７が突き当てられた場合を示す。図１に戻り説明を続ける。
【0028】
異常検出装置２０は、モータ２と同期して動作する動力伝達手段５などの機構の空転（脱調）を検出する。その機構の空転（脱調）が生じる原因の一例は、出力シャフト５－７の突き当て、機構に異物などが挟まることである。
異常検出装置２０は、モータ２に取り付けられる位置センサから回転位置情報を取得する。異常検出装置２０は、取得した回転位置情報に基づいて、モータ２の回転と同期する所定のタイミングで、電源ケーブル１０から電流を取り込む。
モータ２の回転と同期する所定のタイミングで電源ケーブル１０から電流を取り込むことによって、異常検出装置２０は、必要なデータ量を少なくしながらも故障判定に必要な次数成分を含んだ電流値を取り込むことができる。異常検出装置２０は、取り込んだ電流値をフーリエ変換する。異常検出装置２０は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。
以下、異常検出装置２０について詳細に説明する。
異常検出装置２０は、モータ２に取り付けられる位置センサから回転位置情報を取得する。異常検出装置２０は、取得した回転位置情報に基づいて、モータ２の回転と同期する所定のタイミングで、電源ケーブル１０から電流を取り込む。
モータ２の回転と同期する所定のタイミングで電源ケーブル１０から電流を取り込むことによって、異常検出装置２０は、必要なデータ量を少なくしながらも故障判定に必要な次数成分を含んだ電流値を取り込むことができる。異常検出装置２０は、取り込んだ電流値をフーリエ変換する。異常検出装置２０は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。
以下、異常検出装置２０について詳細に説明する。
【0029】
異常検出装置２０は、電流センサ２１と、Ａ／Ｄ変換部２２と、ホールセンサ２３と、ＡＮＤ回路２４と、記憶部２５と、フーリエ解析部２６と、判定部２７と、出力部２８とを備える。
電流センサ２１の一例はクランプメータである。電流センサ２１は、電源ケーブル１０の一本をクランプで挟むことにより、モータ２に供給される電流を非接触で検出する。
Ａ／Ｄ変換部２２は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部２２は、電流センサ２１が検出した電流値を取得し、取得した電流値をデジタルデータへ変換する。Ａ／Ｄ変換部２２は、電流値をデジタルデータに変換した結果を、ＡＮＤ回路２４へ出力する。
電流センサ２１の一例はクランプメータである。電流センサ２１は、電源ケーブル１０の一本をクランプで挟むことにより、モータ２に供給される電流を非接触で検出する。
Ａ／Ｄ変換部２２は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部２２は、電流センサ２１が検出した電流値を取得し、取得した電流値をデジタルデータへ変換する。Ａ／Ｄ変換部２２は、電流値をデジタルデータに変換した結果を、ＡＮＤ回路２４へ出力する。
【0030】
ホールセンサ２３は、モータ２に取り付けられる位置センサから回転位置信号を取得する。ホールセンサ２３は、取得した回転位置信号に基づいて、回転位置信号に含まれる回転位置情報の組に含まれる回転位置情報の所定のタイミングを検出し、所定のタイミングを検出したことを特定する情報をＡＮＤ回路２４へ出力する。
ＡＮＤ回路２４は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタルデータに変換された電流値と、ホールセンサ２３が出力した所定のタイミングを検出したことを特定する情報との論理積を導出する。このように構成することによって、ＡＮＤ回路２４は、デジタルデータに変換された電流値に故障判定に必要な特定の次数を含みつつデータ容量を低減できる。ＡＮＤ回路２４は、導出した論理積を記憶部２５に記憶させる。
ＡＮＤ回路２４は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタルデータに変換された電流値と、ホールセンサ２３が出力した所定のタイミングを検出したことを特定する情報との論理積を導出する。このように構成することによって、ＡＮＤ回路２４は、デジタルデータに変換された電流値に故障判定に必要な特定の次数を含みつつデータ容量を低減できる。ＡＮＤ回路２４は、導出した論理積を記憶部２５に記憶させる。
【0031】
図４は、本実施形態に係る異常検出装置の動作の例１を示す図である。
図４において、上図は電流センサ２１で検出される電流波形の一例を示す。図４の上図には、Ｕ相とＶ相とＷ相との各々の電流波形を示す。電流波形の一例によれば、同じ周波数で同じ電圧のＵ相とＶ層とＷ相との３組の単相交流が、周期が１／３（位相が１２０度）ずつずれているのが分かる。電流波形の一例によれば、各相の電圧の合計が零になるのが分かる。
図４において、下図はホールセンサ２３が取得する回転位置信号の一例を示す。図４の下図に示すように、回転位置情報は、１回転３６０度（電気角）内で、Ｕ相について１２０度毎に０又は１に変化し、Ｖ相について１２０度毎に０又は１に変化し、Ｗ相について１２０度毎に０又は１に変化する。したがって、Ｕ相の回転位置情報とＶ相の回転位置情報とＷ相の回転位置情報とを合成した場合に、１回転３６０度（電気角）内で、６０度毎に０又は１に変化する。
図４において、上図は電流センサ２１で検出される電流波形の一例を示す。図４の上図には、Ｕ相とＶ相とＷ相との各々の電流波形を示す。電流波形の一例によれば、同じ周波数で同じ電圧のＵ相とＶ層とＷ相との３組の単相交流が、周期が１／３（位相が１２０度）ずつずれているのが分かる。電流波形の一例によれば、各相の電圧の合計が零になるのが分かる。
図４において、下図はホールセンサ２３が取得する回転位置信号の一例を示す。図４の下図に示すように、回転位置情報は、１回転３６０度（電気角）内で、Ｕ相について１２０度毎に０又は１に変化し、Ｖ相について１２０度毎に０又は１に変化し、Ｗ相について１２０度毎に０又は１に変化する。したがって、Ｕ相の回転位置情報とＶ相の回転位置情報とＷ相の回転位置情報とを合成した場合に、１回転３６０度（電気角）内で、６０度毎に０又は１に変化する。
【0032】
ホールセンサ２３は、Ｕ相の回転位置情報とＶ相の回転位置情報とＷ相の回転位置情報とを含む回転位置情報の組を取得する。ホールセンサ２３は、取得したＵ相の回転位置情報とＶ相の回転位置情報とＷ相の回転位置情報とのいずれかの回転位置情報に基づいて、回転位置情報の所定のタイミングを検出する。このように、Ｕ相とＶ相とＷ相との三相のうち、１相の回転位置情報の所定のタイミングを検出することによって、１相のモータ２の回転に同期したタイミング（値）を取得できる。
上記タイミングで取得することにより、一般的なフーリエ解析と比べて、サンプリング数を軽減させることができる。一般的なフーリエ解析では、モータ回転数の揺らぎなど考慮し、広範囲な周波数を想定してサンプルリング数を設定する必要がある。例えば、モータ回転数が１０％変動する事を想定した場合、本実施形態に対してサンプリング係数Ｒは、Ｒ＝１／（１０％）＋１となり、１１倍となる。
本実施形態において、サンプリング数は、モータの極対数Ｐと、空転（脱調）が発生する周波数ｆｓとモータ回転周波数ｆｍとの比（ｆｓ／ｆｍ）をＮとした場合、Ｐ×Ｎとなる。例えば、Ｎの値が大きくなった場合、それに比例してサンプリング数が多くなってしまうが、空転（脱調）が発生する周波数ｆｍを再現できるデータ数まで周期的にサンプリングを間引くことにより、サンプル数を減らすことが可能である。 本実施形態では、一例として、ホールセンサ２３が、Ｕ相の回転位置情報のエッジのタイミングを検出する場合について説明を続ける。図1に戻り説明を続ける。
記憶部２５は、ＡＮＤ回路２４によって導出されたＡ／Ｄ変換部２２によってデジタルデータに変換された電流値と、ホールセンサ２３が出力した所定のタイミングを検出したことを特定する情報との論理積、つまり特定の次数に制限された電流値を記憶する。記憶部２５は、特定に次数に制限された電流値を、取得日時と関連付けて記憶してもよい。
上記タイミングで取得することにより、一般的なフーリエ解析と比べて、サンプリング数を軽減させることができる。一般的なフーリエ解析では、モータ回転数の揺らぎなど考慮し、広範囲な周波数を想定してサンプルリング数を設定する必要がある。例えば、モータ回転数が１０％変動する事を想定した場合、本実施形態に対してサンプリング係数Ｒは、Ｒ＝１／（１０％）＋１となり、１１倍となる。
本実施形態において、サンプリング数は、モータの極対数Ｐと、空転（脱調）が発生する周波数ｆｓとモータ回転周波数ｆｍとの比（ｆｓ／ｆｍ）をＮとした場合、Ｐ×Ｎとなる。例えば、Ｎの値が大きくなった場合、それに比例してサンプリング数が多くなってしまうが、空転（脱調）が発生する周波数ｆｍを再現できるデータ数まで周期的にサンプリングを間引くことにより、サンプル数を減らすことが可能である。 本実施形態では、一例として、ホールセンサ２３が、Ｕ相の回転位置情報のエッジのタイミングを検出する場合について説明を続ける。図1に戻り説明を続ける。
記憶部２５は、ＡＮＤ回路２４によって導出されたＡ／Ｄ変換部２２によってデジタルデータに変換された電流値と、ホールセンサ２３が出力した所定のタイミングを検出したことを特定する情報との論理積、つまり特定の次数に制限された電流値を記憶する。記憶部２５は、特定に次数に制限された電流値を、取得日時と関連付けて記憶してもよい。
【0033】
図５は、本実施形態に係る異常検出装置の動作の例２を示す図である。図５は、記憶部２５に記憶される特定の次数に制限された電流値の一例を示す。図５において、横軸は時間［ｓｅｃ］であり、縦軸は電流［Ａ］である。図１に戻り説明を続ける。
フーリエ解析部２６は、記憶部２５に記憶された電流値を取得し、取得した電流値をフーリエ変換する。
判定部２７は、フーリエ解析部２６から電流値をフーリエ変換した結果を取得する。判定部２７は、取得した電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。
フーリエ解析部２６は、記憶部２５に記憶された電流値を取得し、取得した電流値をフーリエ変換する。
判定部２７は、フーリエ解析部２６から電流値をフーリエ変換した結果を取得する。判定部２７は、取得した電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。
【0034】
図６は、本実施形態に係る異常検出装置の動作の例３を示す図である。図６は、電流値をフーリエ変換することによって得られる特定の次数成分の時間変化の一例を示す。図６において、横軸はＵ相のエッジカウント数である。図６によれば、動力伝達装置１が正常である場合には閾値未満であるが、動力伝達装置１が異常である場合には閾値以上となることが分かる。図１に戻り説明を続ける。ここで、閾値の一例は、０．４などとすることが可能である。
判定部２７は、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合には動力伝達装置１が異常であると判定し、閾値未満である場合には動力伝達装置１が正常であると判定する。
出力部２８は、判定部２７から動力伝達装置１が正常であるか異常であるかの判定結果を取得する。出力部２８は、取得した判定結果に基づいて、判定結果を特定する情報を出力する。出力部２８は、判定結果を特定する情報を音声で出力してもよいし、表示部（図示なし）に出力してもよい。
判定部２７は、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合には動力伝達装置１が異常であると判定し、閾値未満である場合には動力伝達装置１が正常であると判定する。
出力部２８は、判定部２７から動力伝達装置１が正常であるか異常であるかの判定結果を取得する。出力部２８は、取得した判定結果に基づいて、判定結果を特定する情報を出力する。出力部２８は、判定結果を特定する情報を音声で出力してもよいし、表示部（図示なし）に出力してもよい。
【0035】
（異常検出装置の動作）
図７は、本実施形態に係る異常検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。図７を参照して異常検出装置２０の動作について説明する。
（ステップＳ１）
異常検出装置２０において、電流センサ２１は、モータ２に供給される電流を検出する。
（ステップＳ２）
異常検出装置２０において、Ａ／Ｄ変換部２２は、電流センサ２１が検出した電流値を取得し、取得した電流値をデジタルデータへ変換する。Ａ／Ｄ変換部２２は、電流値をデジタルデータに変換した結果を、ＡＮＤ回路２４へ出力する。
（ステップＳ３）
異常検出装置２０において、ホールセンサ２３は、モータ２に取り付けられる位置センサから回転位置信号を取得する。
図７は、本実施形態に係る異常検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。図７を参照して異常検出装置２０の動作について説明する。
（ステップＳ１）
異常検出装置２０において、電流センサ２１は、モータ２に供給される電流を検出する。
（ステップＳ２）
異常検出装置２０において、Ａ／Ｄ変換部２２は、電流センサ２１が検出した電流値を取得し、取得した電流値をデジタルデータへ変換する。Ａ／Ｄ変換部２２は、電流値をデジタルデータに変換した結果を、ＡＮＤ回路２４へ出力する。
（ステップＳ３）
異常検出装置２０において、ホールセンサ２３は、モータ２に取り付けられる位置センサから回転位置信号を取得する。
【0036】
（ステップＳ４）
異常検出装置２０において、ホールセンサ２３は、取得した回転位置信号に含まれる回転位置情報の組に含まれる回転位置情報に基づいて、回転位置情報の所定のタイミングを検出し、所定のタイミングを検出したことを特定する情報をＡＮＤ回路２４へ出力する。
（ステップＳ５）
異常検出装置２０において、ＡＮＤ回路２４は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタルデータに変換された電流値と、ホールセンサ２３が出力した所定のタイミングを検出したことを特定する情報との論理積を導出することによって、モータ２のホールセンサ２３が出力した所定のタイミングでの電流値を取得する。ＡＮＤ回路２４は、取得したモータ２の電流値を特定する情報を記憶部２５に記憶させる。
（ステップＳ６）
異常検出装置２０において、フーリエ解析部２６は、記憶部２５に記憶されたモータ２の電流値を特定する情報を取得し、取得したモータ２の電流値を特定する情報をフーリエ変換する。
（ステップＳ７）
異常検出装置２０において、判定部２７は、フーリエ解析部２６からモータ２の電流値をフーリエ変換した特定の次数成分の結果を取得する。判定部２７は、取得したモータ２の電流値をフーリエ変換した特定の次数成分の結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。
図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１－Ｓ２と、ステップＳ３－Ｓ４とは並行して実行されてもよい。
異常検出装置２０において、ホールセンサ２３は、取得した回転位置信号に含まれる回転位置情報の組に含まれる回転位置情報に基づいて、回転位置情報の所定のタイミングを検出し、所定のタイミングを検出したことを特定する情報をＡＮＤ回路２４へ出力する。
（ステップＳ５）
異常検出装置２０において、ＡＮＤ回路２４は、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタルデータに変換された電流値と、ホールセンサ２３が出力した所定のタイミングを検出したことを特定する情報との論理積を導出することによって、モータ２のホールセンサ２３が出力した所定のタイミングでの電流値を取得する。ＡＮＤ回路２４は、取得したモータ２の電流値を特定する情報を記憶部２５に記憶させる。
（ステップＳ６）
異常検出装置２０において、フーリエ解析部２６は、記憶部２５に記憶されたモータ２の電流値を特定する情報を取得し、取得したモータ２の電流値を特定する情報をフーリエ変換する。
（ステップＳ７）
異常検出装置２０において、判定部２７は、フーリエ解析部２６からモータ２の電流値をフーリエ変換した特定の次数成分の結果を取得する。判定部２７は、取得したモータ２の電流値をフーリエ変換した特定の次数成分の結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。
図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１－Ｓ２と、ステップＳ３－Ｓ４とは並行して実行されてもよい。
【0037】
前述した実施形態では、一例として、Ｕ相についての回転位置情報のエッジのタイミングを検出する場合について説明したがこの例に限られない。例えば、Ｖ相とＷ相とのいずれかの回転位置のエッジのタイミングを検出してもよいし、Ｕ相とＶ相とＷ相とうち、２相の回転位置のエッジのタイミングを検出してもよいし、Ｕ相とＶ相とＷ相との回転位置のエッジのタイミングを検出してもよい。また、エッジのタイミングは、エッジの立ち上がりのタイミングであってもよいし、立ち下がりのタイミングであってもよいし、それ以外のタイミングであってもよい。
前述した実施形態では、モータ２の一例として、三相ブラシレスモータを適用した場合について説明したがこの例に限られない。例えば、Ｎ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有するモータ２を適用してもよい。この場合、ホールセンサ２３は、Ｎ相のうち、少なくとも１相の回転位置情報の所定のタイミングを検出するようにしてもよい。このように構成ことによって、Ｎ相のモータ２の回転に同期したタイミング（値）を取得できる。また、例えば、ブラシ付きモータを適用してもよい。
前述した実施形態では、モータ２の一例として、三相ブラシレスモータを適用した場合について説明したがこの例に限られない。例えば、Ｎ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有するモータ２を適用してもよい。この場合、ホールセンサ２３は、Ｎ相のうち、少なくとも１相の回転位置情報の所定のタイミングを検出するようにしてもよい。このように構成ことによって、Ｎ相のモータ２の回転に同期したタイミング（値）を取得できる。また、例えば、ブラシ付きモータを適用してもよい。
【0038】
前述した実施形態では、一例として、動力伝達手段５がマグネットカップリングであり、異常検出装置２０は、マグネットカップリングの極対数と同じ次数成分の電流値を検出し、検出した電流値に基づいてマグネットカップリングの異常を検出する場合について説明したが、この例に限られない。
例えば、動力伝達手段５が磁気ギアであり、異常検出装置２０は、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて磁気ギアの異常を検出するようにしてもよい。
また、例えば、動力伝達手段５が蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁であり、異常検出装置２０は、膨張弁の異常を検出するようにしてもよい。
図８は、膨張弁の一例を示す図である。図８において、下図は、モータの回転軸に垂直な方向から見た膨張弁の一側面の断面を示す。図８において、上図は、下図のＡ－Ａの断面を示す。
図８に示されるように、膨張弁ユニット１００は、ケース１０１と、モータ１０２と、動力伝達部１０３と、従動軸１０４と、膨張弁１０５と、送りねじ１０６と、銅球１０７と、回転防止部１０８と、バネ１０９と、弁体１１０と、多極磁石１１１と、磁性体１１２と、非磁性体１１３と、少極磁石１１４とを備える。
異常検出装置２０は、モータ１０２に電力を供給する電源ケーブル（図示なし）から、モータ１０２の回転と同期する所定のタイミングで、電流を取り込むことによって、膨張弁ユニット１００の異常を検出する。
例えば、動力伝達手段５が磁気ギアであり、異常検出装置２０は、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて磁気ギアの異常を検出するようにしてもよい。
また、例えば、動力伝達手段５が蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁であり、異常検出装置２０は、膨張弁の異常を検出するようにしてもよい。
図８は、膨張弁の一例を示す図である。図８において、下図は、モータの回転軸に垂直な方向から見た膨張弁の一側面の断面を示す。図８において、上図は、下図のＡ－Ａの断面を示す。
図８に示されるように、膨張弁ユニット１００は、ケース１０１と、モータ１０２と、動力伝達部１０３と、従動軸１０４と、膨張弁１０５と、送りねじ１０６と、銅球１０７と、回転防止部１０８と、バネ１０９と、弁体１１０と、多極磁石１１１と、磁性体１１２と、非磁性体１１３と、少極磁石１１４とを備える。
異常検出装置２０は、モータ１０２に電力を供給する電源ケーブル（図示なし）から、モータ１０２の回転と同期する所定のタイミングで、電流を取り込むことによって、膨張弁ユニット１００の異常を検出する。
【0039】
また、例えば、動力伝達手段５が流体の流量を調整する流量調整弁であり、異常検出装置２０が流調弁の異常を検出するようにしてもよい。
図９は、膨張弁の一例を示す図である。
図９に示されるように、流量調整弁ユニット２００は、ケース２０１と、モータ２０２と、動力伝達部２０３と、従動軸２０４と、流量調整弁２０５と、Ｏリング２０６と、ボール弁体２０７とを備える。図９に示されるように、従動軸２０４は、流体の流量を調整する流量調整弁２０５のボール弁体２０７に接続されている。
異常検出装置２０は、モータ２０２に電力を供給する電源ケーブル（図示なし）から、モータ２０２の回転と同期する所定のタイミングで、電流を取り込むことによって、流量調整弁ユニット２００の異常を検出する。
図９は、膨張弁の一例を示す図である。
図９に示されるように、流量調整弁ユニット２００は、ケース２０１と、モータ２０２と、動力伝達部２０３と、従動軸２０４と、流量調整弁２０５と、Ｏリング２０６と、ボール弁体２０７とを備える。図９に示されるように、従動軸２０４は、流体の流量を調整する流量調整弁２０５のボール弁体２０７に接続されている。
異常検出装置２０は、モータ２０２に電力を供給する電源ケーブル（図示なし）から、モータ２０２の回転と同期する所定のタイミングで、電流を取り込むことによって、流量調整弁ユニット２００の異常を検出する。
【0040】
また、例えば、動力伝達手段５が流体を流動させるポンプであり、異常検出装置２０がポンプの異常を検出するようにしてもよい。
図１０は、ポンプの一例を示す図である。図１０において、左図は、モータの回転軸に垂直な方向から見たポンプの一側面の断面を示す。図１０において、右図は、左図のＡ－Ａの断面を示す。
図１０に示されるように、ポンプユニット３００は、ケース３０１と、モータ３０２と、動力伝達部３０３と、従動軸３０４と、ポンプ３０５と、インペラ３０６と、軸受３０７と、逆流防止部３０８と、吐出口３０９と、吸入口３１０とを備える。図１０に示されるように、従動軸３０４は、流体を流動させるポンプ３０５のインペラ３０６に接続されている。
異常検出装置２０は、モータ３０２に電力を供給する電源ケーブル（図示なし）から、モータ３０２の回転と同期する所定のタイミングで、電流を取り込むことによって、ポンプユニット３００の異常を検出する。
図１０は、ポンプの一例を示す図である。図１０において、左図は、モータの回転軸に垂直な方向から見たポンプの一側面の断面を示す。図１０において、右図は、左図のＡ－Ａの断面を示す。
図１０に示されるように、ポンプユニット３００は、ケース３０１と、モータ３０２と、動力伝達部３０３と、従動軸３０４と、ポンプ３０５と、インペラ３０６と、軸受３０７と、逆流防止部３０８と、吐出口３０９と、吸入口３１０とを備える。図１０に示されるように、従動軸３０４は、流体を流動させるポンプ３０５のインペラ３０６に接続されている。
異常検出装置２０は、モータ３０２に電力を供給する電源ケーブル（図示なし）から、モータ３０２の回転と同期する所定のタイミングで、電流を取り込むことによって、ポンプユニット３００の異常を検出する。
【0041】
前述した実施形態に係る異常検出装置２０において、ホールセンサ２３が回転位置信号を取得するサンプリング周期に基づいて異常であるか否かを判定してもよい。サンプリング周期よりも異常が発生したことによる変動周期が２倍以上長いためサンプリング周期を満足する。
ホールセンサ２３の使用に代えて、モータ２をベクトル制御で駆動し、角度センサ（レゾルバ、エンコーダ）を使うようにしてもよい。レゾルバを使用する場合に、レゾルバ電圧信号ゼロクロス点とＵ相電流のピークを合わせるように組付けて利用する。エンコーダを使用する場合に、パルスカウンタ数を利用する。具体的には、１０パルス毎などとすることができる。
また、モータ２をベクトル制御で駆動し、センサレスとした場合に、回転角に依存する巻き線インダクタンスを利用してもよい。この場合、線間電圧Ｖ－Ｗの＋ゼロクロスでＵ相電流ピークを推定する。また、相電流ＶがＷとなる点（マイナス側）でのＵ相電流ピークを推定する。
ホールセンサ２３の使用に代えて、モータ２をベクトル制御で駆動し、角度センサ（レゾルバ、エンコーダ）を使うようにしてもよい。レゾルバを使用する場合に、レゾルバ電圧信号ゼロクロス点とＵ相電流のピークを合わせるように組付けて利用する。エンコーダを使用する場合に、パルスカウンタ数を利用する。具体的には、１０パルス毎などとすることができる。
また、モータ２をベクトル制御で駆動し、センサレスとした場合に、回転角に依存する巻き線インダクタンスを利用してもよい。この場合、線間電圧Ｖ－Ｗの＋ゼロクロスでＵ相電流ピークを推定する。また、相電流ＶがＷとなる点（マイナス側）でのＵ相電流ピークを推定する。
【0042】
前述した実施形態において、異常検出装置２０は、Ａ／Ｄ変換部２２が、電流値をデジタルデータに変換した結果から、特定の次数の電流値を、以下に基づいて演算するようにしてもよい。
ｘ（ｔ）を収取したデータとし、ｎを次数とし、Ｔを演算の周期とし、ｆ０を回転１次の周波数（ｆ０＝１／Ｔ）とする。以下の式（１）が成り立つ。
次数が２である場合には（ｎ＝２）、以下の式（２）が成り立つ。
ｘｎ＝２＝ａｎ＝２×ｃｏｓ（２×２πｆ０×ｔ）＋ｂｎ＝２×ｓｉｎ（２×２πｆ０×ｔ） （２）
異常検出装置２０は、ｘｎ＝２（ｔ）の最大値で異常を検出できる。
ｘ（ｔ）を収取したデータとし、ｎを次数とし、Ｔを演算の周期とし、ｆ０を回転１次の周波数（ｆ０＝１／Ｔ）とする。以下の式（１）が成り立つ。
【数1】
ｘｎ＝２＝ａｎ＝２×ｃｏｓ（２×２πｆ０×ｔ）＋ｂｎ＝２×ｓｉｎ（２×２πｆ０×ｔ） （２）
【数2】
【0043】
前述した実施形態において、異常検出装置２０は、Ａ／Ｄ変換部２２が、電流値をデジタルデータに変換した結果から、特定の次数の電流値を、以下に基づいて演算するようにしてもよい。
Ｘｎ（Ｄ）を取得して電流値とし、ｋを次数とし、Ｄをデータ取得間隔（電気角周期１次）とし、ｆ０を回転１次の周波数（ｆ０＝１／Ｔ）とし、ＴをＮＤとする。以下の式（３）が成り立つ。
一例として、サンプリング数を３２（Ｎ＝３２）、検出する次数２（ｋ＝２）とした場合は、以下の式（４）となる。
オイラー公式より、式（５）、式（６）、式（７）が成り立つ。
Ａｎ＝ｘ（０・Ｄ）・ｃｏｓ（２・０π／３２）＋ｘ（１・Ｄ）・ｃｏｓ（２・１π／３２）＋・・・＋ｘ（ｎ・Ｄ）・ｃｏｓ（２・ｎπ／３２） （５）
Ｂｎ＝ｘ（０・Ｄ）・ｓｉｎ（２・０π／３２）＋ｘ（１・Ｄ）・ｓｉｎ（２・１π／３２）＋・・・＋ｘ（ｎ・Ｄ）・ｓｉｎ（２・ｎπ／３２） （６）
｜Ｘｎ（２・ｆ０）｜＝√（Ａｎ＾２＋Ｂｎ＾２） （７）
Ｘｎ（２・ｆ０）の振幅は、式（７）より得られる。異常検出装置２０は、式（７）に基づいて異常を検出する。
モータの極数とマグネットカップリング、磁気ギアの極数が異なる場合にも適用できる。
Ｘｎ（Ｄ）を取得して電流値とし、ｋを次数とし、Ｄをデータ取得間隔（電気角周期１次）とし、ｆ０を回転１次の周波数（ｆ０＝１／Ｔ）とし、ＴをＮＤとする。以下の式（３）が成り立つ。
【数3】
【数4】
Ａｎ＝ｘ（０・Ｄ）・ｃｏｓ（２・０π／３２）＋ｘ（１・Ｄ）・ｃｏｓ（２・１π／３２）＋・・・＋ｘ（ｎ・Ｄ）・ｃｏｓ（２・ｎπ／３２） （５）
Ｂｎ＝ｘ（０・Ｄ）・ｓｉｎ（２・０π／３２）＋ｘ（１・Ｄ）・ｓｉｎ（２・１π／３２）＋・・・＋ｘ（ｎ・Ｄ）・ｓｉｎ（２・ｎπ／３２） （６）
｜Ｘｎ（２・ｆ０）｜＝√（Ａｎ＾２＋Ｂｎ＾２） （７）
Ｘｎ（２・ｆ０）の振幅は、式（７）より得られる。異常検出装置２０は、式（７）に基づいて異常を検出する。
モータの極数とマグネットカップリング、磁気ギアの極数が異なる場合にも適用できる。
【0044】
本実施形態の異常検出方法によれば、異常検出方法は、モータ２と、モータ２により駆動する駆動軸７と、駆動軸７によって回転する従動軸４とを有する動力伝達装置１の異常を検出する。モータ２は少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有する。異常検出方法は、モータ２の回転に同期してコイルに流れる電流値を検出し、検出した電流値をフーリエ変換し、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。
このように構成することによって、異常検出方法は、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、動力伝達装置１に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。
このように構成することによって、異常検出方法は、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、動力伝達装置１に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。
【0045】
また、上記の異常検出方法において、電流値は、Ｎ相の内、少なくとも１相のモータ２の回転に同期した値であってもよい。仮に、Ｎ相ブラシレスモータの場合、各相の機械的精度と、電流を検出するセンサの位相精度がモータに流れる電流に影響を及ぼすことがあり、精度を高くできない。このように構成することによって、モータ２の各層、電流値を検出する電流センサ２１の位相精度のバラツキを無視できるため、精度を高くできる。少ないデータ量で動力伝達装置の異常検出が可能となることで、処理速度の向上および安価なマイコンの使用が可能となる。また、駆動用モータのバラツキによる影響を軽減することが可能となる。
また、上記の異常検出方法において、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合に、動力伝達装置１が異常であると判定してもよい。動力伝達装置１において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合は、正常である場合と比較して上昇する。このように構成することによって、異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上であることを検出した場合に、異常であると判定できる。
また、上記の異常検出方法において、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上である場合に、動力伝達装置１が異常であると判定してもよい。動力伝達装置１において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合は、正常である場合と比較して上昇する。このように構成することによって、異常検出方法は、電流値をフーリエ変換した結果が閾値以上であることを検出した場合に、異常であると判定できる。
【0046】
また、上記の異常検出方法において、検出される電流値は、特定次数成分であってもよい。異常が検出される場合には、モータ２の次数成分のトルクリップルとして検出される。このように構成することによって、特定次数成分を検出できるため、動力伝達装置１に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出できる。異常検出方法において、空転と外乱とを区別して判断できる。
また、上記の異常検出方法において、動力伝達装置１は、駆動軸７と従動軸４との間で、非接触で動力を伝達する動力伝達手段５を備えてもよい。このように構成することによって、従動軸４を、モータ２と同期して動作させることができるため、モータ２の回転に同期してモータ２の有するコイルに流れる電流値を検出し、検出した電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定できる。
また、上記の異常検出方法において、動力伝達装置１は、駆動軸７と従動軸４との間で、非接触で動力を伝達する動力伝達手段５を備えてもよい。このように構成することによって、従動軸４を、モータ２と同期して動作させることができるため、モータ２の回転に同期してモータ２の有するコイルに流れる電流値を検出し、検出した電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定できる。
【0047】
また、上記の異常検出方法において、動力伝達手段はマグネットカップリングであり、検出される前記電流値は、前記マグネットカップリングの極対数と同じ次数成分であってもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、マグネットカップリングの極対数と同じ次数成分の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて動力伝達手段の異常を検出することができる。
また、上記の異常検出方法において、動力伝達手段は磁気ギアであり、検出される電流値は、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分であってもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて動力伝達手段の異常を検出することができる。
また、上記の異常検出方法において、動力伝達手段は磁気ギアであり、検出される電流値は、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分であってもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、磁気ギアの駆動軸側に接続された磁石の極数による次数成分と同じ次数成分の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて動力伝達手段の異常を検出することができる。
【0048】
また、上記の異常検出方法において、従動軸４は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁１０５を駆動させてもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、従動軸によって、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒を減圧膨張させる膨張弁１０５に空転（脱調）などの異常が発生したことを検出することができる。空転は、バルブの圧力の変化などの外乱による負荷変動と区別しなければならない。
また、上記の異常検出方法において、従動軸４は、流体の流量を調整する流量調整弁２０５の弁体に接続されている膨張弁を駆動させてもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、従動軸４によって、流体の流量を調整する流量調整弁２０５の弁体に接続されている膨張弁の異常を検出することができる。
また、上記の異常検出方法において、従動軸４は、流体を流動させるポンプ３０５のインペラに接続されてもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、従動軸４によって、流体を流動させるポンプユニット３００の異常を検出することができる。
また、上記の異常検出方法において、従動軸４は、流体の流量を調整する流量調整弁２０５の弁体に接続されている膨張弁を駆動させてもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、従動軸４によって、流体の流量を調整する流量調整弁２０５の弁体に接続されている膨張弁の異常を検出することができる。
また、上記の異常検出方法において、従動軸４は、流体を流動させるポンプ３０５のインペラに接続されてもよい。このように構成することによって、異常検出方法は、従動軸４によって、流体を流動させるポンプユニット３００の異常を検出することができる。
【0049】
本発明の異常検出装置２０によれば、異常検出装置２０は、モータ２と、モータ２により駆動する駆動軸７と、駆動軸７によって回転する従動軸４とを有する動力伝達装置１の異常を検出する。モータ２は少なくともＮ相（Ｎは１以上の整数）のコイルを有する。異常検出装置２０は、モータ２の回転に同期してコイルに流れる電流値を検出する電流センサ２１としての検出部と、検出部が検出した電流値をフーリエ変換するフーリエ解析部２６と、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する判定部２７とを備える。
このように構成することによって、モータ２に流れる電流（モータ電流）を検出できる。異常検出装置２０は、検出した電流値をフーリエ変換する。このように構成することによって、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出装置２０は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。このように構成することによって、動力伝達装置１において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、動力伝達装置１の異常を検出できる。
このように構成することによって、モータ２に流れる電流（モータ電流）を検出できる。異常検出装置２０は、検出した電流値をフーリエ変換する。このように構成することによって、電流値の周波数成分を抽出できる。異常検出装置２０は、電流値をフーリエ変換した結果に基づいて、動力伝達装置１の異常を判定する。このように構成することによって、動力伝達装置１において、電流値をフーリエ変換した結果は、異常である場合と正常である場合とで異なるため、動力伝達装置１の異常を検出できる。
【0050】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した異常検出装置２０の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
例えば、上述した異常検出装置２０の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
【0051】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してコンピュータプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してコンピュータプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【0052】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【0053】
１…動力伝達装置、２－１…ロータ、２－２…モータ軸、４…従動軸、５…動力伝達手段、５－１…偏心カム、５－２…マグネットカップリング、５－３…プレート、５－４…マグネットカップリング、５－５…ハウジング、５－６…ねじ、５－７…出力シャフト、７…駆動軸、８…インバータ、９…電源、１０…電源ケーブル、１１…クランプ、２０…異常検出装置、２１…電流センサ、２２…Ａ／Ｄ変換部、２３…ホールセンサ、２４…ＡＮＤ回路、２５…記憶部、２６…フーリエ解析部、２７…判定部、１００…膨張弁ユニット、１０１…ケース、１０２…モータ、１０３…動力伝達部、１０４…従動軸、１０５…膨張弁、１０６…送りねじ、１０７…銅球、１０８…回転防止部、１０９…バネ、１１０…弁体、１１１…多極磁石、１１２…磁性体、１１３…非磁性体、１１４…少極磁石、２００…流量調整弁ユニット、２０１…ケース、２０２…モータ、２０３…動力伝達部、２０４…従動軸、２０５…流量調整弁、２０６…Ｏリング、２０７…ボール弁体、３００…ポンプユニット、３０１…ケース、３０２…モータ、３０３…動力伝達部、３０４…従動軸、３０５…ポンプ、３０６…インペラ、３０７…軸受、３０８逆流防止部、３０９…吐出口、３１０…吸入口
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】