CN112531982A - 温度异常探测装置和电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度异常探测装置和电动机，能够对于绕组以外的部件也进行保护并适当地控制电动机的动作。一种温度异常探测装置(10)，探测电动机(1)的温度的异常，该电动机具有定子和转子，该温度异常探测装置具备：温度获取部(11)，其获取定子的绕组的温度；速度获取部(12)，其获取转子的旋转速度；容许值变更部(14)，其根据获取到的转子的旋转速度，变更绕组(21)的温度的容许值；比较部(15)，其基于转子的旋转速度，将获取到的绕组的温度与变更后的绕组的温度的容许值进行比较；以及输出控制部(16)，其对警告信号向外部的输出进行控制，该警告信号表示绕组的温度超过容许值。

Description

温度异常探测装置和电动机
技术领域
本发明涉及一种温度异常探测装置和电动机。
背景技术
以往，已知一种以对电动机的过热保护为目的探测电动机的温度的温度异常探测装置。在温度异常探测装置中，在绕组设置例如温度探测元件(热敏电阻等)。在使用温度探测元件探测到的温度超过规定的温度(温度保护水平)的情况下，温度异常探测装置使电动机的动作停止。例如，作为使用绕组的温度来控制电动机的动作的装置，提出了根据绕组的温度估计同步电动机的温度的温度估计装置(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-226089号公报
发明内容
发明要解决的问题
在电动机的过热保护中，优选为还对绕组以外的部件(转子、轴承等)进行保护。因此，使电动机停止的温度被预先决定为能够保护电动机的全部部件的温度。在专利文献1的温度估计装置中，由于根据绕组的温度和旋转速度来估计同步电动机的温度，因此对于绕组以外的部件也能够进行保护。
另外，在电动机高速动作的情况下，转子、轴承的温度变高。因此，温度保护水平有时被设定为低于绕组容许温度。由此，能够有效地保护转子、轴承。
然而，在电动机被低速地使用的情况下，转子、轴承的温度与高速动作时的温度相比上升较小。因此，如果是为高速动作设定的温度保护水平，则对电动机的保护有时会过度。其结果为，可能导致不必要地限制了电动机的动作。因此，如果能够对于绕组以外的部件也进行保护并适当地控制电动机的动作，则是较佳的。
用于解决问题的方案
(1)本公开涉及一种温度异常探测装置，用于探测电动机的温度的异常，所述电动机具有定子和转子，所述温度异常探测装置具备：温度获取部，其获取所述定子的绕组的温度；速度获取部，其获取所述转子的旋转速度；容许值变更部，其根据获取到的所述转子的旋转速度，变更所述绕组的温度的容许值；比较部，其基于所述转子的旋转速度，将获取到的所述绕组的温度与变更后的所述绕组的温度的容许值进行比较；以及输出控制部，其控制警告信号向外部的输出，所述警告信号表示所述绕组的温度超过容许值。
(2)另外，本公开涉及一种电动机，具备：(1)所记载的温度异常探测装置；具有绕组的定子；以及转子。
发明的效果
根据本公开，提供一种能够对于绕组以外的部件也进行保护并适当地控制电动机的动作的温度异常探测装置和电动机。
附图说明
图1是示出本公开的第一实施方式的温度异常探测装置和电动机的结构的框图。
图2是示出由第一实施方式的温度异常探测装置的容许值变更部变更的容许值与转子的旋转速度之间的关系的曲线图。
图3是示出第一实施方式的温度异常探测装置和电动机的动作的流程的流程图。
图4是示出由第二实施方式的温度异常探测装置的容许值变更部变更的容许值与转子的旋转速度之间的关系的曲线图。
附图标记说明
1：电动机；10：温度异常探测装置；11：温度获取部；12：速度获取部；14：容许值变更部；15：比较部；16：输出控制部；20：定子；21：绕组；30：转子。
具体实施方式
下面，参照图1至图4来说明本发明的各实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1。
各实施方式所涉及的电动机1是具备通过探测定子的绕组的温度来对电动机1进行控制的温度异常探测装置10的装置。温度异常探测装置10通过根据电动机1的转速，改变绕组的温度的容许值(警报水平)，来根据电动机1的动作状况提高电动机1的控制的灵活性。
[第一实施方式]
首先，参照图1至图3来说明本公开的第一实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1。
电动机1例如是同步电动机。如图1所示，电动机1具备定子20、转子30以及温度异常探测装置10。
定子20形成为筒状。定子20具有多个绕组21。
转子30形成为圆柱状。转子30被轴固定于定子20的内部。在转子30例如配置有烧结磁体31。
温度异常探测装置10是用于探测电动机1的温度的异常的装置。另外，温度异常探测装置10是在探测到异常时向外部输出信号的装置。如图1所示，温度异常探测装置10具备温度获取部11、速度获取部12、容许值保存部13、容许值变更部14、比较部15以及输出控制部16。
温度获取部11例如通过CPU进行动作来实现。温度获取部11获取定子20的绕组21的温度。温度获取部11例如使用安装于绕组21的温度探测部40来获取绕组21的温度。具体地说，温度获取部11使用安装于绕组21的热敏电阻来获取绕组21的温度。
速度获取部12例如通过CPU进行动作来实现。速度获取部12获取转子30的旋转速度。速度获取部12例如基于从检测转子30的旋转角度的旋转角度检测器50输出的信号，来获取旋转速度。
容许值保存部13例如是硬盘等辅助存储介质。容许值保存部13例如保存图2所示那样的与旋转速度对应的容许值的数据。
容许值变更部14例如通过CPU进行动作来实现。容许值变更部14根据转子30的旋转速度，来变更绕组21的温度的容许值。容许值变更部14以在转子30的旋转速度较快的情况下降低绕组21的温度的容许值的方式进行变更。另一方面，容许值变更部14以在转子30的旋转速度较慢的情况下提高绕组21的温度的容许值的方式进行变更。容许值变更部14例如使用图2所示的曲线图，根据获取到的旋转速度来变更容许值。在本实施方式中，容许值变更部14直到转子30的旋转速度变为规定的大小为止使绕组21的温度的容许值恒定。具体地说，容许值变更部14将转子30的旋转速度为2000min-1以下的容许值变更为150℃。另外，针对转子30的旋转速度为2000min-1以上且4000min-1以下的容许值，容许值变更部14以随着旋转速度的上升使该容许值从150℃逐渐减小至120℃的方式变更容许值。此时，容许值变更部14以使容许值呈直线地减小的方式变更容许值。
比较部15例如通过CPU进行动作来实现。比较部15基于转子30的旋转速度，将获取到的绕组21的温度与变更后的绕组21的容许值进行比较。比较部15例如获取由容许值变更部14变更后的容许值。另外，比较部15从温度获取部11获取绕组21的温度。比较部15针对获取到的绕组21的温度判断是否超过容许值。
输出控制部16例如通过CPU进行动作来实现。输出控制部16控制警告信号向外部的输出，该警告信号表示绕组21的温度超过容许值。输出控制部16例如控制警告信号向扬声器等声音再生装置(未图示)、显示器等显示装置(未图示)的输出。
接着，参照图3的流程图来说明本实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1的动作。
首先，在电动机1工作时，速度获取部12获取转子30的旋转速度(步骤S1)。速度获取部12将获取到的旋转速度发送到容许值变更部14。
接着，容许值变更部14从容许值保存部13读出与旋转速度对应的容许值的数据。另外，容许值变更部14从速度获取部12接收旋转速度。容许值变更部14根据接收到的旋转速度和容许值的数据，来变更绕组21的温度的容许值(步骤S2)。容许值变更部14将变更后的容许值发送到比较部15。
接着，温度获取部11获取绕组21的温度(步骤S3)。温度获取部11将获取到的温度发送到比较部15。
接着，比较部15将接收到的容许值与接收到的绕组21的温度进行比较(步骤S4)。在绕组21的温度为容许值以上的情况下(步骤S4：“是”)，处理进入步骤S5。另一方面，在绕组21的温度低于容许值的情况下(步骤S4：“否”)，处理进入步骤S6。
在步骤S5中，比较部15将表示绕组21的温度超过容许值的信号发送到输出控制部16。输出控制部16控制表示超过容许值的警告信号向外部的输出。之后，处理进入步骤S6。
在步骤S6中，判断电动机1是否停止。具体地说，速度获取部12获取转子30的旋转速度。在转子30的旋转速度为0的情况下，容许值变更部14判断为电动机1处于停止状态(步骤S6：“是”)。由此，本流程结束。另一方面，在转子30的旋转速度不为0的情况下，容许值变更部14判断为电动机1正在动作(步骤S6：“否”)。在该情况下，处理返回到步骤S1。
根据以上说明的第一实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1，起到下面的效果。
(1)一种温度异常探测装置10，探测电动机1的温度的异常，该电动机1具有定子20和转子30，该温度异常探测装置10具备：温度获取部11，其获取定子20的绕组21的温度；速度获取部12，其获取转子30的旋转速度；容许值变更部14，其根据获取到的转子30的旋转速度，变更绕组21的温度的容许值；比较部15，其基于转子30的旋转速度，将获取到的绕组21的温度与变更后的绕组21的温度的容许值进行比较；以及输出控制部16，其控制警告信号向外部的输出，该警告信号表示绕组21的温度超过容许值。由此，能够根据转子30的旋转速度灵活地变更容许值，因此能够对于绕组21以外的部件也进行保护并适当地控制电动机1的动作。另外，由于不需要获取转子30、轴承(未图示)等除绕组21以外的部件的温度，因此能够抑制温度异常探测装置10和电动机1的成本的上升。
(2)转子30的旋转速度越快，则容许值变更部14使绕组21的温度的容许值越低。由此，在转子30的旋转速度较快的情况下，能够考虑转子30、轴承的温度上升来变更绕组21的温度的容许值。因而，能够适当地探测因转子30的旋转速度快而转子30、轴承的温度的异常上升，并能够适当地保护电动机1。
(3)容许值变更部14直到转子30的旋转速度变为规定的速度为止使绕组21的温度的容许值恒定。由此，例如在转子30的旋转速度慢的情况下，能够最平缓地变更容许值。因此，能够更适当地控制电动机1。
(4)电动机1具备上述的温度异常探测装置10、具有绕组21的定子20以及转子30。由此，能够提供与电动机1成一体化的温度异常探测装置10。
[第二实施方式]
接着，参照图4来说明本公开的第二实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1。在说明第二实施方式时，对与上述的实施方式相同的构成要件标注相同的标记，并省略或简化其说明。
第二实施方式的温度异常探测装置10和电动机1与第一实施方式的不同点在于，例如，如图4所示，转子30的旋转速度越快，则容许值变更部14使绕组21的温度的容许值的减少率变化越大。
容许值变更部14例如基于因转子30的铁损和轴承润滑脂的粘性阻力引起的发热与速度的平方成比例，来针对较快的旋转速度使容许值较低。具体地说，容许值变更部14基于转子30和轴承具有与速度的平方成比例的温度上升要素，来对于较快的旋转速度将容许值变更为较低。容许值变更部14例如将设定值变更为使减少率呈二次曲线地增大的值。
根据以上说明的第二实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1，起到下面的效果。
(5)转子30的旋转速度越快，则容许值变更部14使绕组21的温度的容许值的减少率变化越大。由此，能够考虑根据旋转速度增加的粘性阻力等来控制电动机1。因而，能够更适当地控制电动机1。
[第三实施方式]
接着，说明本公开的第三实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1。在说明第三实施方式时，对与上述的实施方式相同的构成要件标注相同的标记，并省略或简化其说明。
第三实施方式的温度异常探测装置10和电动机1与第一及第二实施方式的不同点在于，比较部15基于转子30在一定时间内的旋转速度的平均值，来将绕组21的温度与变更后的绕组21的容许值进行比较。
根据以上说明的根据第三实施方式所涉及的温度异常探测装置10和电动机1，起到下面的效果。
(6)容许值变更部14基于转子30的旋转速度的平均值，来变更绕组21的容许值。由此，即使在转子30的旋转速度短暂地变化那样的情况下，也能够抑制容许值的急剧变化。例如，在转子30的旋转速度为低速且恒定并且旋转速度短暂地上升那样的情况下，如果速度高的时间为短时间，则转子30、轴承等的温度不上升，因此能够抑制容许值的不必要的急剧降低。因而，能够更适当地控制电动机1。
以上对本公开的温度异常探测装置和电动机的优选的各实施方式进行了说明，但是本公开并不限定于上述的实施方式，能够适当地进行变更。
例如，在上述实施方式中，旋转速度并不限定于实际速度。旋转速度也可以是由数值控制装置(未图示)指示的指令速度。
另外，在上述第二实施方式中，例示了转子30和轴承具有与速度的平方成比例的温度上升要素的例子，但是并不限定于此。也可以是转子30和轴承具有其它的温度上升要素。容许值变更部14也可以基于转子30和轴承所具有的其它的温度上升要素，来变更容许值。
另外，在上述第三实施方式中，容许值变更部14基于转子30在一定时间内的旋转速度的平均值，来变更绕组21的容许值，但是并不限定于此。容许值变更部14例如也可以基于对转子30的旋转速度施加滤波而得到的速度数据来变更容许值。具体地说，容许值变更部14基于对转子旋转速度施加低通滤波而得到的速度数据来变更容许值。由此，能够抑制容许值的急剧变化。因而，能够更适当地控制电动机。

Claims (7)

1.一种温度异常探测装置，用于探测电动机的温度的异常，所述电动机具有定子和转子，所述温度异常探测装置具备：
温度获取部，其获取所述定子的绕组的温度；
速度获取部，其获取所述转子的旋转速度；
容许值变更部，其根据获取到的所述转子的旋转速度，变更所述绕组的温度的容许值；
比较部，其基于所述转子的旋转速度，将获取到的所述绕组的温度与变更后的所述绕组的温度的容许值进行比较；以及
输出控制部，其对警告信号向外部的输出进行控制，所述警告信号表示所述绕组的温度超过容许值。
2.根据权利要求1所述的温度异常探测装置，其中，
所述转子的旋转速度越快，则所述容许值变更部使所述绕组的温度的容许值越低。
3.根据权利要求1或2所述的温度异常探测装置，其中，
所述容许值变更部直到所述转子的旋转速度变为规定的大小为止使所述绕组的温度的容许值恒定。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的温度异常探测装置，其中，
所述转子的旋转速度越快，则所述容许值变更部使所述绕组的温度的容许值的减少率变化越大。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的温度异常探测装置，其中，
所述容许值变更部基于所述转子的旋转速度的平均值，来变更所述绕组的温度的容许值。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的温度异常探测装置，其中，
所述容许值变更部基于对所述转子的旋转速度施加滤波而得到的速度数据，来变更所述绕组的温度的容许值。
7.一种电动机，具备：
根据权利要求1～6中的任一项所述的温度异常探测装置；
具有绕组的定子；以及
转子。
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