CN110350844B - 马达驱动装置及马达驱动装置的异常发热检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种马达驱动装置及马达驱动装置的异常发热检测方法。马达驱动装置(10)具备：散热器(30)；整流器(12)，其被设置在散热器(30)上，将供给自交流电源的交流电压整流为直流电压；充电电阻(22)，其被设置在散热器(30)上，用于对平滑电容器进行充电，该平滑电容器将由整流器(12)整流后的直流电压平滑化；以及温度传感器(26)，其被设置在充电电阻(22)上。

Description

马达驱动装置及马达驱动装置的异常发热检测方法
技术领域
本发明涉及对马达进行驱动的马达驱动装置及马达驱动装置的异常发热检测方法。
背景技术
在马达驱动装置中，设置有将供给自交流电源的交流电压转换为直流电压的整流器等发热部件，谋求防止该发热部件由于异常发热而烧毁的对策。
例如，在日本专利特开2013－207812号公报中，公开了如下的保护装置：基于设置在IGBT模块内的温度传感器的每单位时间的温度变化量，对马达的转矩进行控制以使大电流不会流经IGBT模块，从而防止由于异常发热而烧毁。
发明内容
然而，在马达驱动装置中，除了IGBT模块还有多个发热部件，如果在各个发热部件上各设置1个温度传感器来检测异常发热，则会担心温度传感器的数目增加，设置空间增大。
因此，本发明的目的在于提供一种马达驱动装置及马达驱动装置的异常发热检测方法，能够在谋求温度传感器的设置空间的削减的同时检测出异常发热。
本发明的第1形态是对马达进行驱动的马达驱动装置，其具备：散热器；整流器，其被设置在所述散热器上，将供给自交流电源的交流电压整流为直流电压；平滑电容器，其将由所述整流器整流后的直流电压平滑化；充电电阻，其被设置在所述散热器上，用于在所述马达的驱动开始前的初始充电期间对所述平滑电容器进行充电；以及温度传感器，其被设置在所述充电电阻上。
本发明的第2形态是对马达进行驱动的马达驱动装置的异常发热检测方法，所述马达驱动装置具有：散热器；整流器，其被设置在所述散热器上，将供给自交流电源的交流电压整流为直流电压；平滑电容器，其将由所述整流器整流后的直流电压平滑化；充电电阻，其被设置在所述散热器上，用于在所述马达的驱动开始前的初始充电期间对所述平滑电容器进行充电；以及温度传感器，其被设置在所述充电电阻上，所述异常发热检测方法包含：第1步骤，在经过所述初始充电期间之后由所述温度传感器检测出的温度在第1阈值以上的情况下，使向所述整流器的所述交流电压的输入停止；以及第2步骤，报告异常发热这一主旨。
在本发明中，充电电阻与整流器分别被设置在散热器上，并且能够使用设置在该充电电阻上的温度传感器检测出整流器以及充电电阻双方的异常发热。因此，与温度传感器被设置在整流器以及充电电阻的每一个上的情况相比，能够抑制温度传感器的传感器数目从而削减设置空间。另外，温度传感器被设置在充电电阻上，该充电电阻与在初始充电期间之后也使用的整流器相比使用期间短，并且与整流器相比难以发热。因此，容易确保能够使温度传感器的耐久性提高的设置空间。因此，根据本发明，能够在谋求温度传感器的设置空间的削减的同时检测出异常发热。
根据参照附图所说明的以下实施方式的说明，应该能够容易地理解上述目的、特征以及优点。
附图说明
图1是示出实施方式中的马达驱动装置的构成的示意图。
图2是示出图1的整流器以及充电电阻被配置在散热器上的情况的概略图。
图3是示出与图1的马达驱动装置的异常发热检测方法相关的控制部的处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，举出合适的实施方式，并参照附图对本发明的马达驱动装置进行详细说明。
〔实施方式〕
图1是示出实施方式中的马达驱动装置10的构成的示意图。马达驱动装置10基于供给自交流电源P的交流电压来对马达M进行驱动。此外，在本实施方式中，交流电源P是三相交流电源。
马达驱动装置10具有整流器12、平滑电容器14、逆变换器16以及初期充电部18。整流器12将供给自交流电源P的交流电压转换为直流电压。
作为整流器12，例如可以举出二极管整流电路、或具有半导体开关元件的桥接电路的整流电路等。作为半导体开关元件，例如可以举出IGBT、功率MOSFET、双极性晶体管、或晶闸管等。
平滑电容器14使由整流器12转换后的直流电压平滑化。逆变换器16将平滑电容器14的电容器电压转换为用于对马达M进行驱动的交流电压，并将转换后的交流电压输出至马达M。
初期充电部18用于在从向整流器12的交流电压的输入开始到马达M的驱动开始前为止的初始充电期间对平滑电容器14进行充电，该初期充电部18被设置在整流器12与平滑电容器14之间。
该初期充电部18具有充电电阻22与相对于充电电阻22并联连接的充电用开关24。
充电电阻22是用于在初始充电期间对平滑电容器14进行充电的电阻，在该充电电阻22中内置有温度传感器26。充电用开关24在初始充电期间被置为打开状态，在初始充电期间以外被置为闭合状态。
在充电用开关24被置为打开状态的初始充电期间中，在初期充电部18中，供给自整流器12的直流电流通过充电电阻22流入平滑电容器14，由此平滑电容器14被充电。当充电直至平滑电容器14的电容器电压达到规定值时，充电用开关24被置为闭合状态，初期充电动作结束。在充电用开关24闭合的状态下，供给自整流器12的直流电流不会通过充电电阻22而通过充电用开关24。
另外，如上所述，由于在初始充电期间中，初期充电部18使供给自整流器12的直流电流通过充电电阻22流向平滑电容器14，因此能够抑制过大的冲击电流流向平滑电容器14。
如图2所示，整流器12以及充电电阻22被设置在散热器30上。在该散热器30中设置整流器12以及充电电阻22的一侧为吸热面侧，许多散热片30a被设置在与该吸热面侧相反的散热面侧。此外，电路基板BD被配置在设置在散热器30上的整流器12以及充电电阻22的上侧。平滑电容器14等被安装在该电路基板BD上。其中，在图2中平滑电容器14未被图示。
如上所述，由于在充电电阻22上设置有温度传感器26，因此能够使用该温度传感器26来检测出散热器30上的整流器12以及充电电阻22双方的异常发热。因此，与在整流器12以及充电电阻22的每一个上设置温度传感器26的情况相比，能够抑制温度传感器26的传感器数目从而削减设置空间。
另外，温度传感器26被设置在充电电阻22上，该充电电阻22与在初始充电期间之后也使用的整流器12相比使用期间短，并且与整流器12相比难以发热。因此，容易确保能够使温度传感器26的耐久性提高的设置空间。
回到图1的说明，马达驱动装置10具有电源供给用开关32、输入电力检测部34、电容器电压检测部36、控制部38以及报告部40。
电源供给用开关32被设置在交流电源P与整流器12之间。在本实施方式中，由于交流电源P是三相交流电源，因此电源供给用开关32按每个相设置。在电源供给用开关32为闭合状态的情况下，供给自交流电源P的交流电压被输入至整流器12。另一方面，在电源供给用开关32为打开状态的情况下，供给自交流电源P的交流电压不会被输入至整流器12。
输入电力检测部34用于从对交流电源P输入至整流器12的输入电力进行检测，该输入电力检测部34具有输入电压检测部34A和输入电流检测部34B。输入电压检测部34A检测从交流电源P输入至整流器12的输入电压。在本实施方式中，由于交流电源P是三相交流电源，因此输入电压检测部34A按每个相检测输入电压。输入电压检测部34A将检测出的输入电压输出至控制部38。
输入电流检测部34B检测从交流电源P输入至整流器12的输入电流。在本实施方式中，由于交流电源P是三相交流电源，因此输入电流检测部34B按每个相检测输入电流。输入电流检测部34B将检测出的输入电流输出至控制部38。
电容器电压检测部36检测平滑电容器14的电容器电压，并将检测出的电容器电压输出至控制部38。
控制部38根据从未图示的输入部给出的电源投入指令，将电源供给用开关32控制为闭合状态，由此对整流器12开始交流电压的输入。从开始交流电压的输入到经过规定的初始充电期间为止，控制部38将初期充电部18的充电用开关24控制为打开状态，由此来使平滑电容器14充电。当经过初始充电期间时，控制部38将初期充电部18的充电用开关24维持在闭合状态。
在经过初始充电期间之后，控制部38基于由温度传感器26检测出的温度，对整流器12以及充电电阻22的发热状态进行监视。具体来说，控制部38对由温度传感器26检测出的温度与第1阈值进行比较，由此来监视发热状态。
这里，在由温度传感器26检测出的温度在第1阈值以上的情况下，控制部38判断为整流器12以及充电电阻22的至少一方异常发热，将电源供给用开关32置于打开状态，从而使向整流器12的交流电压的输入停止。
然而，仅凭由温度传感器26检测出的温度，无法知道配置在散热器30上的整流器12以及充电电阻22的哪一个异常发热。因此，在本实施方式中，控制部38基于温度传感器26、输入电力检测部34以及电容器电压检测部36的检测结果，判断整流器12以及充电电阻22的哪一个为异常发热。
具体来说，在由温度传感器26检测出的温度在第1阈值以上、并且根据由输入电力检测部34检测出的输入电压以及输入电流计算而得的输入电力未满第2阈值的情况下，控制部38判断为充电电阻22为异常发热。
另外，在由温度传感器26检测出的温度在第1阈值以上、上述输入电力在第2阈值以上、并且由电容器电压检测部36检测出的电容器电压在第3阈值以上的情况下，控制部38判断为整流器12为异常发热。
此外，在由温度传感器26检测出的温度在第1阈值以上、上述输入电力在第2阈值以上、并且由电容器电压检测部36检测出的电容器电压未满第3阈值的情况下，控制部38判断为电容器电压下降。
像这样即使在整流器12中没有温度传感器26，控制部38也能使用内置于充电电阻22的温度传感器26，来判断整流器12以及充电电阻22的哪一个为异常发热。
控制部38在判断了整流器12以及充电电阻22的哪一个为异常发热的情况下，生成报告指令，并将所生成的报告指令给到报告部40。另外，控制部38在判断为电容器电压下降的情况下，生成报告指令，并将所生成的报告指令给到报告部40。
报告部40基于报告指令，报告由控制部38判断为异常发热这一主旨。即，在由控制部38判断为整流器12为异常发热的情况下，报告部40报告整流器12为异常发热这一主旨。另外，在由控制部38判断为充电电阻22为异常发热的情况下，报告部40报告充电电阻22为异常发热这一主旨。另外，在由控制部38判断为电容器电压下降的情况下，报告部40报告电容器电压下降这一主旨。
此外，作为报告部40的具体的报告方法，举出了例如显示于显示部的显示方法、从音响发生器发出警告音的发音方法、从警告灯等灯具发出光的发光方法等。此外，也能使用2个以上的报告方法。
接下来，对马达驱动装置10的异常发热检测方法进行说明。图3是示出与马达驱动装置10的异常发热检测方法相关的控制部38的处理顺序的流程图。
当经过初始充电期间时，在步骤S1中，控制部38对由温度传感器26检测出的温度与第1阈值进行比较。这里，在由温度传感器26检测出的温度未满第1阈值的情况下，控制部38判断为未发生异常发热，并以规定时间间隔重复上述比较。
与之相对地，在由温度传感器26检测出的温度在第1阈值以上的情况下，控制部38判断整流器12以及充电电阻22的至少一方异常发热，并前进至步骤S2。在步骤S2中，控制部38将电源供给用开关32置于打开状态从而使向整流器12的交流电压的输入停止，并前进至步骤S3。
在步骤S3中，控制部38根据由输入电力检测部34检测出的输入电压以及输入电流计算输入电力，并将所计算的输入电力与第2阈值进行比较。这里，在输入电力未满第2阈值的情况下，控制部38判断为充电电阻22为异常发热，并前进至步骤S4，将这一主旨报告给报告部40。
与之相对地，在输入电力在第2阈值以上的情况下，控制部38还无法判断整流器12以及充电电阻22的哪一个为异常发热，因此前进至步骤S5，将由电容器电压检测部36检测出的电容器电压与第3阈值进行比较。
这里，在电容器电压在第3阈值以上的情况下，控制部38判断为整流器12为异常发热，并前进至步骤S6，将这一主旨报告给报告部40。另一方面，在电容器电压未满第3阈值的情况下，控制部38判断为电容器电压下降，并前进至步骤S7，将这一主旨报告给报告部40。
〔变形例〕
以上，作为本发明的一例对上述实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式所述的范围。当然也能对上述实施方式施加多种多样的变更或改良。施加了该多种多样的变更或改良的形态也能包含于本发明的技术范围，并根据权利要求书的记载而明了。
例如，在上述实施方式中，温度传感器26被内置于充电电阻22，但例如也可以被安装在充电电阻22的表面上。也就是说，温度传感器26只要被设置在充电电阻22上即可。此外，在温度传感器26被内置于充电电阻22的情况下，外部的尘芥等与温度传感器26接触的情况得到抑制。因此，即使马达驱动装置10被用于对加工对象物进行切削的机床等，温度传感器26也不易受切削液、切削片等的影响，能够稳定地检测出温度。
另外，在上述实施方式中，应用晶闸管作为充电用开关24，但也可以应用晶闸管以外的半导体开关元件，也可以应用机械开关。也就是说，不特别限定充电用开关24的具体的种类。关于电源供给用开关32也同样地，不特别限定具体的种类。
另外，在上述实施方式中，设置了1个马达M，但也可以设置多个马达M。在设置多个马达M的情况下，与该马达数目对应的数目的逆变换器16的每一个在并联连接的状态下被设置在整流器12的后级。
此外，初期充电部18以及平滑电容器14被设为与各个逆变换器16共通。其中，平滑电容器14也可以被设置在各个逆变换器16与整流器12之间。在该情况下，对各个平滑电容器14分别设置电容器电压检测部36。
〔技术构思〕
以下，对根据上述实施方式以及变形例能够掌握的技术构思进行记载。
马达驱动装置(10)是对马达(M)进行驱动的装置。该马达驱动装置(10)具备：散热器(30)；整流器(12)，其被设置在散热器(30)上，将供给自交流电源(P)的交流电压整流为直流电压；平滑电容器(14)，其将由整流器(12)整流后的直流电压平滑化；充电电阻(22)，其被设置在散热器(30)上，用于在马达(M)的驱动开始前的初始充电期间对平滑电容器(14)进行充电；温度传感器(26)，其被设置在充电电阻(22)上。
在该马达驱动装置(10)中，整流器(12)与充电电阻(22)分别被设置在散热器(30)上，能够使用被设置在该充电电阻(22)上的温度传感器(26)检测出整流器(12)以及充电电阻(22)双方的异常发热。因此，与在整流器(12)以及充电电阻(22)的每一个上设置温度传感器(26)的情况相比，能够抑制温度传感器(26)的传感器数目。另外，温度传感器(26)被设置在充电电阻(22)上，该充电电阻(22)与在初始充电期间之后也使用的整流器(12)相比使用期间短，并且与整流器(12)相比难以发热。因此，由于不易受温度传感器(26)的设置空间的制约，能够提高温度传感器(26)的设置自由度。因此，能够在谋求温度传感器(26)的设置空间的削减的同时检测出异常发热。
马达驱动装置(10)也可以具备：控制部(38)，在经过初始充电期间之后由温度传感器(26)检测出的温度在第1阈值以上的情况下，该控制部(38)判断为整流器(12)以及充电电阻(22)的至少一方为异常发热，从而使向整流器(12)的交流电压的输入停止；以及报告部(40)，其报告异常发热这一主旨。以这种方式，能够在避免异常发热继续的同时，将确定该异常发热的主要原因的机会给到操作员。
马达驱动装置(10)也可以具备输入电力检测部(34)，其用于对从交流电源(P)输入至整流器(12)的输入电力进行检测，在温度在第1阈值以上、并且输入电力未满第2阈值的情况下，控制部(38)判断为充电电阻(22)为异常发热，报告部(40)报告充电电阻(22)为异常发热这一主旨。以这种方式，能够使用被设置在充电电阻(22)上的温度传感器(26)，来正确地检测出设置在散热器(30)上的整流器(12)以及充电电阻(22)之中的充电电阻(22)为异常发热，并报告这一主旨。
马达驱动装置(10)也可以具备电容器电压检测部(36)，其对平滑电容器(14)的电容器电压进行检测，在温度在第1阈值以上、输入电力在第2阈值以上、并且电容器电压在第3阈值以上的情况下，控制部(38)判断为整流器(12)为异常发热，报告部(40)报告整流器(12)为异常发热这一主旨。以这种方式，能够使用被设置在充电电阻(22)上的温度传感器(26)，来正确地检测出被设置在散热器(30)上的整流器(12)以及充电电阻(22)之中的整流器(12)为异常发热，并报告这一主旨。
也可以在温度在第1阈值以上、输入电力在第2阈值以上、并且电容器电压未满第3阈值的情况下，控制部(38)判断为电容器电压下降，报告部(40)报告电容器电压下降这一主旨。以这种方式，能够使用被设置在充电电阻(22)上的温度传感器(26)，来正确地检测出电容器电压下降，并报告这一主旨。
马达驱动装置(10)也可以具备电源供给用开关(32)，其被设置在交流电源(P)与整流器(12)之间，控制部(38)通过将电源供给用开关(32)置于打开状态，来使向整流器(12)的交流电压的输入停止。
马达驱动装置(10)也可以具备与充电电阻(22)并联连接的充电用开关(24)，控制部(38)在初始充电期间将充电用开关(24)置于打开状态，在经过初始充电期间之后将充电用开关(24)置于闭合状态。
异常发热检测方法是对马达(M)进行驱动的马达驱动装置(10)的异常发热检测方法。马达驱动装置(10)具有：散热器(30)；整流器(12)，其被设置在散热器(30)上，将供给自交流电源(P)的交流电压整流为直流电压；平滑电容器(14)，其将由整流器(12)整流后的直流电压平滑化；充电电阻(22)，其被设置在散热器(30)上，用于在马达(M)的驱动开始前的初始充电期间对平滑电容器(14)进行充电；以及温度传感器(26)，其被设置在充电电阻(22)上。异常发热检测方法包含：第1步骤，在经过初始充电期间之后由温度传感器(26)检测出的温度在第1阈值以上的情况下，使向整流器(12)的交流电压的输入停止；以及第2步骤，报告异常发热这一主旨。
在该异常发热检测方法中，整流器(12)与充电电阻(22)分别被设置在散热器(30)上，能够使用被设置在该充电电阻(22)上的温度传感器(26)来检测出整流器(12)以及充电电阻(22)双方的异常发热。因此，与在整流器(12)以及充电电阻(22)的每一个上设置温度传感器(26)的情况相比，能够抑制温度传感器(26)的传感器数目。另外，温度传感器(26)被设置在充电电阻(22)上，该充电电阻(22)与在初始充电期间之后也使用的整流器(12)相比使用期间短，并且与整流器(12)相比难以发热。因此，由于不易受温度传感器(26)的设置空间的制约，能够提高温度传感器(26)的设置自由度。因此，能够在谋求温度传感器(26)的设置空间的削减的同时检测出异常发热。
也可以在第1步骤中，在温度在第1阈值以上、并且从交流电源(P)输入至整流器(12)的输入电力未满第2阈值的情况下，判断为充电电阻(22)为异常发热，在第2步骤中，报告充电电阻(22)为异常发热这一主旨。以这种方式，能够使用被设置在充电电阻(22)上的温度传感器(26)，来正确地检测出被设置在散热器(30)上的整流器(12)以及充电电阻(22)之中的充电电阻(22)为异常发热，并报告这一主旨。
也可以在第1步骤中，在温度在第1阈值以上、输入电力在第2阈值以上、并且平滑电容器(14)的电容器电压在第3阈值以上的情况下，判断为整流器(12)为异常发热，在第2步骤中，报告整流器(12)为异常发热这一主旨。以这种方式，能够使用被设置在充电电阻(22)上的温度传感器(26)，来正确地检测出被设置在散热器(30)上的整流器(12)以及充电电阻(22)之中的整流器(12)为异常发热，并报告这一主旨。
也可以在第1步骤中，在温度在第1阈值以上、输入电力在第2阈值以上、并且电容器电压未满第3阈值的情况下，判断为电容器电压下降，在第2步骤中，报告电容器电压下降这一主旨。以这种方式，能够使用被设置在充电电阻(22)上的温度传感器(26)，来正确地检测出电容器电压下降，并报告这一主旨。

Claims (6)

1.一种马达驱动装置，其对马达进行驱动，
所述马达驱动装置的特征在于，具备：
散热器；
整流器，其被设置在所述散热器上，将供给自交流电源的交流电压整流为直流电压；
平滑电容器，其将由所述整流器整流后的直流电压平滑化；
充电电阻，其被设置在所述散热器上，用于在所述马达的驱动开始前的初始充电期间对所述平滑电容器进行充电；
温度传感器，其被设置在所述充电电阻上,
输入电力检测部，其检测出从所述交流电源输入至所述整流器的输入电力，
电容器电压检测部，其检测出所述平滑电容器的电容器电压，
控制部，在经过所述初始充电期间之后由所述温度传感器检测出的温度在第1阈值以上的情况下，所述控制部使向所述整流器的所述交流电压的输入停止；以及
报告部，其报告所述充电电阻为异常发热或所述整流器为异常发热这一主旨，
在所述温度在所述第1阈值以上、并且所述输入电力未满第2阈值的情况下，所述控制部判断为所述充电电阻为异常发热，在所述温度在所述第1阈值以上、所述输入电力在所述第2阈值以上、并且所述电容器电压在第3阈值以上的情况下，所述控制部判断为所述整流器为异常发热。
2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，
在所述温度在所述第1阈值以上、所述输入电力在所述第2阈值以上、并且所述电容器电压未满所述第3阈值的情况下，所述控制部判断为所述电容器电压下降，
所述报告部报告所述电容器电压下降这一主旨。
3.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，
具备电源供给用开关，其被设置在所述交流电源与所述整流器之间，
所述控制部通过将所述电源供给用开关置于打开状态，来使向所述整流器的所述交流电压的输入停止。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，
具备充电用开关，其被并联连接至所述充电电阻，
所述控制部在所述初始充电期间将所述充电用开关置于打开状态，在经过所述初始充电期间之后将所述充电用开关置于闭合状态。
5.一种马达驱动装置的异常发热检测方法，所述马达驱动装置对马达进行驱动，
所述异常发热检测方法的特征在于，
所述马达驱动装置具有：
散热器；
整流器，其被设置在所述散热器上，将供给自交流电源的交流电压整流为直流电压；
平滑电容器，其将由所述整流器整流后的直流电压平滑化；
充电电阻，其被设置在所述散热器上，用于在所述马达的驱动开始前的初始充电期间对所述平滑电容器进行充电；
温度传感器，其被设置在所述充电电阻上，
输入电力检测部，其检测出从所述交流电源输入至所述整流器的输入电力，以及
电容器电压检测部，其检测出所述平滑电容器的电容器电压，
所述异常发热检测方法包含：
第1步骤，在经过所述初始充电期间之后由所述温度传感器检测出的温度在第1阈值以上的情况下，使向所述整流器的所述交流电压的输入停止；以及
第2步骤，报告所述第1步骤中判断的所述充电电阻或所述整流器为异常发热这一主旨，
在所述第1步骤中，在所述温度在所述第1阈值以上、并且从所述交流电源输入至所述整流器的输入电力未满第2阈值的情况下，判断为所述充电电阻为异常发热，在所述温度在所述第1阈值以上、所述输入电力在所述第2阈值以上、并且所述平滑电容器的电容器电压在第3阈值以上的情况下，判断为所述整流器为异常发热。
6.根据权利要求5所述的马达驱动装置的异常发热检测方法，其特征在于，
在所述第1步骤中，在所述温度在所述第1阈值以上、所述输入电力在所述第2阈值以上、并且所述电容器电压未满所述第3阈值的情况下，判断为所述电容器电压下降，
在所述第2步骤中，报告所述电容器电压下降这一主旨。
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