DE102012018299A1

DE102012018299A1 - Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung und Motorsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102012018299A1
Application number: DE102012018299A
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Uematsu; Seung Jun Lee
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2032-09-15
Also published as: US8723469B2; CN202888802U; CN103022975B; CN103022975A; JP5276700B2; JP2013070485A; DE102012018299B4; US20130069579A1

Abstract

Eine Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung 1, die in einer Steuervorrichtung 100 für einen Motor 2 beinhaltet ist, umfasst: eine Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11, die eine Windungstemperatur auf der Grundlage der Umgebungstemperatur des Motors 2 und auf der Grundlage des Betrags an Änderung der Temperatur einer Statorwindung 3 berechnet, der aus einem Strom geschätzt wird, der in der Statorwindung 3 des Motors 2 fließt; eine Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit 12, die die Temperatur erfasst, die durch ein Temperaturerfassungselement 23 angegeben wird, das in einem Positionssensor 22 beinhaltet ist, der Positions-Informationen eines Rotors 4 des Motors 2 erfasst; und eine Alarmsignalausgabeeinheit 13, die ein Alarmsignal ausgibt, wenn die Windungstemperatur einen Alarmpegel überschreitet, wobei, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine voreingestellte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und des Maximalwerts des Betrags der Temperaturänderung voreingestellt ist, wohingegen, wenn die Temperaturänderung höher als die voreingestellte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor 22 vor einer Überhitzung zu schützen.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung und eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern von Ansteuerstrom, der einem Motor zuzuführen ist.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Fließt Strom in eine Statorwindung eines Motors, dann tritt Verlust in der Statorwindung auf, und die Temperatur der Statorwindung erhöht sich proportional zu dem Verlust. Steigt die Temperatur der Statorwindung übermäßig an, dann bezieht die Statorwindung einen Brandschaden. Demgemäß wird bei Ansteuern eines Motors eine Windungs-Überhitzungsschutzsteuerung zum Verhindern des Ausbrennens der Statorwindung durchgeführt durch Erfassen der Temperatur der Statorwindung und durch Anhalten des Ansteuerns des Motors, falls die erfasste Temperatur die obere Grenztemperatur (nachstehend als ein ”Alarmpegel” bezeichnet) überschritten hat, die für die Statorwindung voreingestellt ist.
Damit das Ansteuern des Motors effektiv gesteuert wird, während eine Steuerung zum Verhindern des Überhitzens der Windung durchgeführt wird, ist es unerlässlich, die Temperatur der Windung genau zu erfassen. Es liegen zwei Hauptverfahren zum Erfassen der Temperatur der Motorwindung vor: eines besteht in einem Erfassen der Temperatur unter Verwendung eines Temperatursensors (Temperaturerfassungselements), der auf der Statorwindung angebracht ist, und das andere besteht in einem Schätzen der Windungstemperatur durch Berechnung aus dem in der Windung fließenden Strom.
In einem üblichen Verfahren zum Schätzen der Windungstemperatur durch Berechnung aus dem in der Windung fließenden Strom wird der Verlust Q, der in der Windung auftritt, aus der Gleichung ”Q = I² × R” berechnet, wobei I der in der Windung fließende Strom ist, der durch einen Erfassungswiderstand, ein Hall-Element, einen Stromsensor oder dergleichen erfasst wird, und ist R der Widerstand der Motorwindung; dann wird in Anbetracht der Eigenschaft, dass sich die Temperatur der Statorwindung proportional zu dem Verlust Q erhöht, die Temperatur der Statorwindung geschätzt durch Multiplizieren des Verlusts Q mit einer vorbestimmten Konstanten und ebenso durch Berücksichtigung der Umgebungstemperatur des Motors.
Mehrere andere Verfahren werden vorgeschlagen, die die Windungstemperatur durch Berechnung aus dem in der Windung fließenden Strom genauer schätzen.
Zum Beispiel wird ein Verfahren vorgeschlagen, das keine Anbringung eines Temperatursensors bei der Windung erfordert, sondern die Windungstemperatur durch Erfassen von Strom und Spannung unter Verwendung einer elektrischen Schaltung berechnet, wie in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegung Nr. 2000-308389 oder 2004-208453 offenbart.
Es wird zum Beispiel ebenso ein Verfahren vorgeschlagen, das die Temperatur misst unter Verwendung eines Temperatursensors (Temperaturerfassungselements), der auf der Windung angebracht ist und der den Messwert um einen Wert korrigiert, der durch eine quadratische Funktion des Werts des in der Windung fließenden Stroms korrigiert, wie in dem japanischen Patent Nr. 4237075 offenbart.
Es wird zum Beispiel weiterhin ein Verfahren vorgeschlagen, das eine Ist-Windungstemperatur unter Verwendung eines Temperatursensors erfasst, der auf der Windung angebracht ist, und das die Temperatur der Windung aus der erfassten Ist-Windungstemperatur unter Verwendung des Laststroms und der Umgebungstemperatur des Motors vorhersagt, wie in der japanischen ungeprüften Patentoffenlegung Nr. H05-268718 offenbart.
Das Verfahren, das die Temperatur unter Verwendung eines Temperatursensors (Temperaturerfassungselements) misst, der (das) auf der Statorwindung angebracht ist, weist den Vorteil dahingehend auf, dass die Temperatur der Statorwindung genau gemessen werden kann. Da es jedoch erforderlich ist, die Wärme von der Statorwindung effektiv zu dem Temperaturerfassungselement zu leiten, muss ein hochqualitatives Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit für die Anbringung und ein Klebemittel zum Anbringen des Temperatursensorelements auf der Statorwindung verwendet werden, und es entsteht ebenso ein Bedarf an einem Installieren von Verdrahtungsleitungen und Verbindern, um Temperatur-Informationen von dem Temperaturerfassungselement zu der Steuervorrichtung zu übermitteln; somit entsteht ein Nachteil, dass die Herstellungskosten erhöht werden.
Demgegenüber bietet das Verfahren, das die Temperatur der Statorwindung durch Berechnung aus dem in der Windung fließenden Strom schätzt, den Vorteil, dass es in der Lage ist, die Herstellungskosten zu verringern, da der Bedarf an einem Temperaturerfassungselement beseitigt wird. Gemäß diesem Verfahren, da die Temperatur der Statorwindung aus dem Verlust Q (= I² × R) geschätzt wird, der in der Statorwindung auftritt, kann der Betrag an relativer Änderung in der Windungstemperatur genau berechnet werden, aber da die Temperatur der Statorwindung durch Addieren des Betrags an relativer Temperaturänderung zu der Umgebungstemperatur des Motors geschätzt wird, wird das Schätzergebnis durch die Umgebungstemperatur des Motors beeinflusst, und deshalb ist die so geschätzte Temperatur der Statorwindung nicht ausreichend genau.
In der Windungs-Überhitzungsschutzsteuerung, die zum Verhindern des Ausbrennens der Windung durchgeführt wird, da die Steuerung derart durchgeführt wird, um das Ansteuern des Motors anzuhalten, wenn die erfasste Temperatur der Statorwindung die obere Grenztemperatur überschreitet, die für die Statorwindung vorgesetzt ist, kann das Ansteuern des Motors nicht effizient gesteuert werden, wenn nicht die Windungstemperatur genau erfasst wird.
Beim Durchführen der Windungs-Überhitzungsschutzsteuerung, wenn das Verfahren, das die Temperatur der Statorwindung durch Addieren der Umgebungstemperatur des Motors zu dem Betrag an Änderung in der Statorwindungstemperatur erfasst, die auf der Grundlage des Verlusts Q geschätzt wird, der in der Statorwindung auftritt, als das Verfahren zum Erfassen der Windungstemperatur aus dem in der Windung fließenden Strom verwendet wird, wird der ”Alarmpegel”, d. h. die obere Grenztemperatur, auf deren Grundlage zu bestimmen ist, ob das Ansteuern des Motors anzuhalten ist oder nicht, üblicherweise auf der Grundlage der Temperatur gesetzt, die berechnet ist durch Addieren der Umgebungstemperatur des Motors zu dem Betrag an Temperaturänderung, die die Statorwindung des Motors hinnehmen kann und auf der Grundlage der höchsten Umgebungstemperatur, deren Auftreten in der Betriebsumgebung des Motors erwartet werden kann; jedoch ist es gemäß diesem Verfahren nicht möglich, das Ansteuern des Motors effizient zu steuern aus den nachfolgenden Gründen. 5a zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur, die aus dem in der Statorwindung des Motors fließenden Strom geschätzt ist, und der Umgebungstemperatur des Motors zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 40°C beträgt. 5b zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur, die aus dem in der Statorwindung des Motors fließenden Strom geschätzt ist, und der Umgebungstemperatur des Motors zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 20°C beträgt. 5c zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur, die aus dem in der Statorwindung des Motors fließenden Strom geschätzt ist, und der Umgebungstemperatur des Motors zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 0°C beträgt.
Wie vorstehend beschrieben, erhöht sich die Temperatur der Statorwindung proportional zu dem Verlust Q, der auftritt, wenn Strom in der Statorwindung des Motors fließt. Da der Verlust Q, der in der Statorwindung auftritt, als ”Q = I² × R” ausgedrückt wird, wobei I der in der Statorwindung des Motors fließende Strom ist und R der Widerstand der Statorwindung des Motors ist, tritt eine Temperaturänderung in der Statorwindung auf, wie in 5a, 5b und 5c gezeigt. Der Betrag dieser Temperaturänderung selbst ist der gleiche, ohne Rücksichtnahme auf die Umgebungstemperatur des Motors, aber da die Temperatur der Statorwindung durch Addieren des Betrags dieser relativen Temperaturänderung zu der Umgebungstemperatur des Motors geschätzt wird, variiert das Schätzergebnis abhängig von der Umgebungstemperatur des Motors. Zum Beispiel, je niedriger die Umgebungstemperatur des Motors ist, desto niedriger ist die Temperatur der Statorwindung, die aus dem in der Statorwindung fließenden Strom geschätzt ist. Es kann angenommen werden, dass die Temperatur, die durch Addieren des Maximalwerts des Betrags an Temperaturänderung, die in dem Motor auftritt, zu der höchsten Umgebungstemperatur, deren Auftreten in der Betriebsumgebung des Motors erwartet werden kann, berechnet ist, die obere Ist-Grenztemperatur der Statorwindung darstellt.
Zum Beispiel, wenn die höchste Umgebungstemperatur, deren Auftreten in der Betriebsumgebung des Motors erwartet werden kann, 40°C beträgt, kann angenommen werden, dass die Temperatur, die durch Addieren des Maximalwerts des Betrags an Temperaturänderung, der in dem Motor auftritt, zu der Umgebungstemperatur von 40°C berechnet wird, die obere Ist-Grenztemperatur der Statorwindung (die Temperatur, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist) darstellt, wie in 5a gezeigt. Demgemäß, wenn die höchste Umgebungstemperatur, deren Auftreten in der Betriebsumgebung des Motors erwartet werden kann, 40°C beträgt, wird die obere Ist-Grenztemperatur der Statorwindung als der Alarmpegel für die Statorwindung gesetzt (die Temperatur, die in der Fig. durch eine strichpunktierte Linie angegeben ist). Im Ergebnis, wenn der Motor unter der höchsten Umgebungstemperatur von 40°C angesteuert wird, deren Auftreten in der Betriebsumgebung des Motors erwartet werden kann, kann die Leistung des Motors maximal ausgenutzt werden, ohne dass ein Ausbrennen der Statorwindung verursacht würde.
Wird jedoch der Motor unter der Umgebungstemperatur von 20°C angesteuert, wird der Alarmpegel für die Statorwindung von der oberen Ist-Grenztemperatur der Statorwindung nach unten hin verschoben, wie in 5b gezeigt, und wird der Motor unter der Umgebungstemperatur von 0°C angesteuert, dann wird der Alarmpegel für die Statorwindung noch weiter von der oberen Ist-Grenztemperatur der Statorwindung nach unten verschoben, wie in 5c gezeigt; im Ergebnis kann der Motor nicht unter voller Ausnutzung seiner Leistung angesteuert werden, und somit fällt die Effizienz ab.
Auf die Art und Weise, wenn die Windungs-Überhitzungsschutzsteuerung unter Verwendung des Verfahrens durchgeführt wird, das die Temperatur der Statorwindung erfasst durch Addieren der Umgebungstemperatur des Motors zu dem Betrag an Änderung in der Statorwindungstemperatur, der auf der Grundlage des Verlusts Q geschätzt wird, der in der Statorwindung auftritt, ist es mit dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik nicht möglich, das Ansteuern des Motors effizient zu steuern.
Kurzfassung der Erfindung
In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems besteht eine Aufgabe der Erfindung in einem Bereitstellen einer kostengünstigen Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung, die einen Motor effizient ansteuern kann, während das Überhitzen der Motorstatorwindung hoch-genau verhindert wird, und einer Motorsteuervorrichtung, die eine Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet.
Damit die vorstehend beschriebene Aufgabe gelöst wird, wird gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung eine Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung vorgesehen, die umfasst: eine Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit, die eine Statorwindungstemperatur auf der Grundlage der Umgebungstemperatur eines Motors und auf der Grundlage des Betrags an Änderung in der Temperatur einer Statorwindung berechnet, die aus dem in der Statorwindung des Motors fließenden Strom geschätzt wird; eine Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit, die die Temperatur erfasst, die durch ein Temperaturerfassungselement angegeben wird, das in einem Positionssensor beinhaltet ist, der Positionsinformationen eines Rotors des Motors erfasst; und eine Alarmsignalausgabeeinheit, die ein Alarmsignal ausgibt, wenn die Statorwindungstemperatur einen Alarmpegel überschreitet, wobei, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und eines Maximalwerts des Betrags der Temperaturänderung voreingestellt ist, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor vor einem Überhitzen zu schützen. Die Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung umfasst weiterhin eine Windungsschutzeinheit, die einen Befehl zum Abschalten von Ansteuerstrom zu dem Motor ausgibt, wenn das Alarmsignal von der Alarmsignalausgabeeinheit empfangen wird.
Die Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin eine Schalteinheit umfassen, die die Statorwindungstemperatur umschaltet, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit zu vergleichen ist, zwischen der Statorwindungstemperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit berechnet ist, und der Temperatur, die durch ein Temperaturerfassungselement angegeben ist, das auf der Statorwindung angebracht ist.
In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern des Ansteuerstroms, der einem Motor zuzuführen ist, in sich die Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung. Im Einzelnen wird gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern eines Ansteuerstroms, der einem Motor zuzuführen ist, vorgesehen, die umfasst: eine Stromerfassungseinheit, die einen in einer Statorwindung des Motors fließenden Strom erfasst; eine Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit, die eine Statorwindungstemperatur auf der Grundlage der Umgebungstemperatur des Motors und auf der Grundlage des Betrags an Änderung in der Temperatur der Statorwindung berechnet, die aus dem durch die Stromerfassungseinheit erfassten Strom geschätzt wird; einen Positionssensor, der Positionsinformationen eines Rotors des Motors erfasst; ein Temperaturerfassungselement, das in dem Positionssensor beinhaltet ist; eine Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit, die die Temperatur erfasst, die durch das Temperaturerfassungselement angegeben ist; eine Alarmsignalausgabeeinheit, die ein Alarmsignal ausgibt, wenn die Statorwindungstemperatur einen Alarmpegel überschreitet, wobei, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und eines Maximalwerts des Betrags der Temperaturänderung voreingestellt ist, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor vor einer Überhitzung zu schützen; und eine Windungsschutzeinheit, die einen Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor ausgibt, wenn das Alarmsignal aus der Alarmsignalausgabeeinheit empfangen wird.
Die Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin umfassen: eine Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit, die ein Positionssensor-Alarmsignal ausgibt, wenn die durch die Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit erfasste Temperatur die Temperatur überschreitet, die voreingestellt ist, um den Positionssensor vor der Überhitzung zu schützen; und eine Positionssensor-Schutzeinheit, die einen Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor ausgibt, wenn das Positionssensor-Alarmsignal aus der Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit empfangen wird.
Die Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin eine Schalteinheit umfassen, die die Statorwindungstemperatur umschaltet, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit zu vergleichen ist, zwischen der Statorwindungstemperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit berechnet ist, und der Temperatur, die durch ein Temperaturerfassungselement angegeben wird, das auf der Statorwindung angebracht ist.
In der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann der Positionssensor auf eine lösbare Art und Weise angebracht werden, d. h. die Steuervorrichtung kann weiterhin eine Anbringungseinheit zur lösbaren Anbringung des Positionssensors umfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird klarer unter Bezugnahme auf die nachstehenden beiliegenden Zeichnungen verstanden werden. Es zeigen:
1 eine Darstellung, die eine Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine Motorsteuervorrichtung zeigt, die die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet;
2 eine Darstellung, die eine Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine Motorsteuervorrichtung zeigt, die die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet;
3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur der Statorwindung und der Temperatur zeigt, die durch ein Temperaturerfassungselement angegeben wird, das in einem Positionssensor beinhaltet ist, gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4a ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der oberen Grenztemperatur der Motorstatorwindung und der Umgebungstemperatur des Motors in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 40°C beträgt;
4b ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der oberen Grenztemperatur der Motorstatorwindung und der Umgebungstemperatur des Motors in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 20°C beträgt;
4c ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der oberen Grenztemperatur der Motorstatorwindung und der Umgebungstemperatur des Motors in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 0°C beträgt;
5a ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur, die aus einem in der Motorstatorwindung fließenden Strom geschätzt ist, und der Umgebungstemperatur des Motors zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 40°C beträgt;
5b ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur, die aus dem in der Motorstatorwindung fließenden Strom geschätzt ist, und der Umgebungstemperatur des Motors zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 20°C beträgt; und
5c ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur, die aus dem in der Motorstatorwindung fließenden Strom geschätzt ist, und der Umgebungstemperatur des Motors zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 0°C beträgt.
Ausführliche Beschreibung
Eine Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung und eine Motorsteuervorrichtung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Es sei jedoch verstanden, dass die Erfindung weder auf die beiliegenden Zeichnungen noch auf die hier beschriebenen bestimmten Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist.
1 zeigt eine Darstellung, die eine Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine Motorsteuervorrichtung zeigt, die die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet. Es sei verstanden, dass durch die hier dargereichten verschiedenen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen Komponentenelemente mit den gleichen Funktionen bezeichnen. Lediglich eine Statorwindung 3, ein Rotor 4 und eine Welle 5 sind für den Motor 2 gezeigt, und die anderen Komponentenelemente des Motors sind aus der Zeichnung ausgelassen. Die nachstehende Beschreibung wird für den Fall angegeben, in dem das Ansteuern des Motors 2 durch die Steuervorrichtung 100 gesteuert wird, aber es ist ersichtlich, dass die Erfindung bei dem Motor 2 irgendeiner Art angewendet werden kann. Der Motor 2 ist mit einem Positionssensor 22 zum Erfassen von Positionsinformationen versehen, wie dem Winkel, der Winkelgeschwindigkeit usw. des Rotors 4. Normalerweise wird der Positionssensor 22 in einem Temperaturerfassungselement 23 eingefasst, um die Komponenten vor einem Überhitzen zu schützen, die auf seiner internen Schaltungsplatine angebracht sind. Demgemäß steht das Temperaturerfassungselement 23 nicht in Kontakt mit der Statorwindung 3.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Steuervorrichtung 100, die den Ansteuerstrom steuert, der dem Motor 2 zuzuführen ist, die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung 1. Der Aufbau jeder Vorrichtung wird nachstehend beschrieben werden.
Die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung 1 für den Motor 2 umfasst eine Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11, die eine Statorwindungstemperatur auf der Grundlage der Umgebungstemperatur des Motors 2 und auf der Grundlage des Betrags an Änderung in der Temperatur der Statorwindung 3 berechnet, die aus dem in der Statorwindung 3 des Motors 2 fließenden Strom geschätzt wird, eine Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit 12, die die Temperatur erfasst, die durch das Temperaturerfassungselement 23 angegeben wird, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, der die Positionsinformationen des Rotors 4 des Motors 2 erfasst, und eine Alarmsignalausgabeeinheit 13, die ein Alarmsignal ausgibt, wenn die Statorwindungstemperatur einen Alarmpegel überschreitet, wobei, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und des Maximalwerts des Betrags der Temperaturänderung voreingestellt ist, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor 22 vor einem Überhitzen zu schützen. Die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung 1 für den Motor 2 umfasst des Weiteren eine Windungsschutzeinheit 14, die einen Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor 2 ausgibt, wenn das Alarmsignal von der Alarmsignalausgabeeinheit 13 empfangen wird. Wird der Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor 2 aus der Windungsschutzeinheit 14 ausgegeben, dann wird das Ansteuern des Motors 2 angehalten. Die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11, die Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit 12 und die Alarmsignalausgabeeinheit 13 sind jeweils als eine der Funktionen einer Betriebsverarbeitungseinheit implementiert, die in der Steuervorrichtung 100 des Motors 2 beinhaltet ist. Die Umgebungstemperatur des Motors 2 wird durch einen Temperatursensor oder ein (nicht gezeigtes) Thermometer erfasst, der oder das in der Umgebung des Motors 2 vorgesehen ist, und die so erfasste Umgebungstemperatur des Motors 2 wird der Alarmsignalausgabeeinheit 13 zugeführt.
Die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11 schätzt die Temperatur der Statorwindung 3 aus dem in der Statorwindung 3 des Motors 2 fließenden Strom; der hier zu verwendende Strom wird durch eine Stromerfassungseinheit 21 erfasst. Der durch die Stromerfassungseinheit 21 zu erfassende Strom wird normalerweise zum Steuern des Ansteuerns des Motors 2 verwendet, aber in der Erfindung wird er ebenso zum Schätzen der Temperatur der Statorwindung 3 verwendet.
Wie vorstehend beschrieben, gemäß dem Ausführungsbeispiel, beinhaltet die Steuervorrichtung 100, die den dem Motor 2 zuzuführenden Ansteuerstrom steuert, die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung 1. Im Einzelnen umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung 100 zum Steuern des dem Motor 2 zuzuführenden Ansteuerstroms: die Stromerfassungseinheit 21, die den in der Statorwindung 3 des Motors 2 fließenden Strom erfasst; die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11, die die Statorwindungstemperatur auf der Grundlage der Umgebungstemperatur des Motors 2 und auf der Grundlage des Betrags an Änderung in der Temperatur der Statorwindung 3 berechnet, die aus dem durch die Stromerfassungseinheit 21 erfassten Strom geschätzt ist; den Positionssensor 22, der die Positionsinformationen des Rotors 4 des Motors 2 erfasst; das Temperaturerfassungselement 23, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist; die Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit 12, die die Temperatur erfasst, die durch das Temperaturerfassungselement 23 angegeben ist; die Alarmsignalausgabeeinheit 13, die das Alarmsignal ausgibt, wenn die Statorwindungstemperatur den Alarmpegel überschreitet, wobei, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und des Maximalwerts des Betrags der Temperaturänderung gesetzt wird, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich der Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt wird, um den Positionssensor 22 vor der Überhitzung zu schützen; und die Windungsschutzeinheit 14, die den Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor 2 ausgibt, wenn das Alarmsignal aus der Alarmsignalausgabeeinheit 13 empfangen wird.
Als ein modifiziertes Beispiel des Ausführungsbeispiels kann die Steuervorrichtung 100 für den Motor 2 weiterhin eine Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit 31 umfassen, die ein Positionssensor-Alarmsignal ausgibt, wenn die durch die Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit 12 erfasste Temperatur die Temperatur überschreitet, die voreingestellt ist, um den Positionssensor 22 vor der Überhitzung zu schützen, und eine Positionssensor-Schutzeinheit 32, die einen Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor 2 ausgibt, wenn das Positionssensor-Alarmsignal aus der Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit 31 empfangen wird. Anhand dieses Aufbaus kann ebenso das Überhitzen des Positionssensors 22, der bei dem Motor 2 angebracht ist, auf verlässliche Art und Weise verhindert werden. Die Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit 31 und die Positionssensor-Schutzeinheit 32 sind jeweils als eine der Funktionen der betrieblichen Verarbeitungseinheit implementiert, die in der Steuervorrichtung 100 des Motors 2 beinhaltet ist.
Des Weiteren, als ein modifiziertes Beispiel des Ausführungsbeispiels, kann der Positionssensor 22 auf eine lösbare Art und Weise angebracht werden, das heißt, die Steuervorrichtung 100 kann weiterhin eine (nicht gezeigte) Anbringungseinheit zum lösbaren Anbringen des Positionssensors 22 umfassen. Die Anbringungseinheit kann zum Beispiel eine Sockelart sein. Wie vorstehend beschrieben, ist das Temperaturerfassungselement 23 normalerweise in dem Positionssensor 22 beinhaltet, um die Komponenten vor einer Überhitzung zu schützen, die auf seiner internen Schaltungsplatine angebracht sind. Derartige Temperaturerfassungselemente 23 stehen in verschiedenen Genauigkeitsarten zur Verfügung, und wird eine Vielzahl von Positionssensoren 22, jeder mit einem eingebauten Temperaturerfassungselement 23 mit einer anderen Erfassungsgenauigkeit, zur Verwendung verfügbar gemacht, dann kann die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11 die Temperatur mit verschiedenen Genauigkeiten durch einfaches Ändern des Positionssensors 22 schätzen, der auf der Anbringungseinheit anzubringen ist. Wird zum Beispiel ein Positionssensor 22 verwendet, der mit einem kostengünstigen Temperaturerfassungselement 23 niedriger Genauigkeit ausgestattet ist, dann wird der Fehler der Temperaturschätzung groß, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11 angestellt wird, und wird ein Positionssensor 22 verwendet, der mit einem teuren Temperaturerfassungselement 23 hoher Genauigkeit ausgestattet ist, dann wird der Fehler der Temperaturschätzung klein, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11 angestellt wird. Demgemäß, durch geeignetes Verwenden der verschiedenen Positionssensoren 22, von denen jeder mit einem eingebauten Temperaturerfassungselement 23 mit einer anderen Erfassungsgenauigkeit ausgestattet ist, gemäß den Anforderungen, wird es möglich, den Motor gemäß dem Zweck einzusetzen; zum Beispiel, bei Anbringung mit einem Positionssensor 22, der mit einem Temperaturerfassungselement 23 hoher Genauigkeit ausgestattet ist, kann der Motor 2 für Anwendungen mit großem Strom und hohem Drehmoment verwendet werden, und bei Anbringung mit einem Positionssensor 22, der mit einem Temperaturerfassungselement 23 niedriger Genauigkeit ausgestattet ist, kann der Motor 2 für Anwendungen mit kleinem Strom und niedrigem Drehmoment verwendet werden; auf diese Art und Weise kann der gleiche Motor 2 in verschiedenen Anwendungen verwendet werden.
2 zeigt ein Diagramm, das eine Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine Motorsteuervorrichtung zeigt, die die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet. Die Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und die Motorsteuervorrichtung, die die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet, können für den Fall angewendet werden, in dem ein Temperaturerfassungselement ebenso bei der Statorwindung des Motors 2 angebracht wird. Im Einzelnen umfasst die Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung 1 für den Motor 2 weiterhin eine Schalteinheit 15, die die Statorwindungstemperatur umschaltet, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit 13 zu vergleichen ist, zwischen der Statorwindungstemperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11 berechnet ist, und der Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement 33 angegeben wird, das auf der Statorwindung 3 des Motors 2 angebracht ist. Die Schalteinheit 15 wird hier als eine der Funktionen der betrieblichen Verarbeitungseinheit implementiert, die in der Steuervorrichtung 100 des Motors 2 beinhaltet ist. Die anderen Elemente der Schaltungskomponenten sind die gleichen wie jene, die in 1 gezeigt sind, und deshalb sind die gleichen Elemente der Schaltungskomponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und werden hier nicht ausführlich beschrieben werden. Anhand dieses Aufbaus kann nicht lediglich das Überhitzen der Statorwindung des Motors 2 auf verlässliche Art und Weise verhindert werden, sondern kann der Motor flexibel gemäß den Verwendungsbedingungen des Motors und der Benutzerpräferenzen angewendet werden. Werden zum Beispiel zwei Motoren, von denen einer ein Hochleistungsmotor mit einem Temperaturerfassungselement ist, das direkt auf der Statorwindung angebracht ist, und der andere ein Motor ohne Temperaturerfassungselement ist, das auf der Statorwindung angebracht ist, für eine Anwendung zur Verfügung gestellt, dann kann, da die Statorwindungstemperatur, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit 13 zu vergleichen ist, einfach durch die Schalteinheit 15 zwischen der Temperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11 berechnet ist, und der Temperatur umgeschaltet werden kann, die durch das Temperaturerfassungselement 33 angegeben ist, das auf der Statorwindung 3 des Motors 2 angebracht ist, der Motor flexibel gemäß dem Zweck angewendet werden.
Als nächstes werden die Operationen der Alarmsignalausgabeeinheit 13 und der Windungsschutzeinheit 14 nachstehend beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Temperaturerfassungselement 23, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, normalerweise zum Erfassen der Temperatur in der Umgebung der Komponenten verwendet, die auf der intern angebrachten Schaltungsplatine des Positionssensors 22 angebracht sind, und das Temperaturerfassungselement 23 steht nicht in Kontakt mit der Statorwindung 3. Demgemäß ist die Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement 23 angezeigt wird, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, niedriger als die Temperatur der Statorwindung des Motors 2. Es sei zum Beispiel angenommen, dass die Differenz zwischen der Temperatur der Statorwindung des Motors 2 und der Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement 23 angezeigt wird, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, 40°C beträgt, und dass der Betrag an Temperaturänderung, der in der Statorwindung auftritt, nachdem das Ansteuern des Motors 2 begonnen wird, 120°C beträgt; dann, wenn die Umgebungstemperatur des Motors 2 20°C beträgt, falls die Temperatur der Statorwindung sich auf 140°C erhöht, dann zeigt das Temperaturerfassungselement 23, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, 100°C an, und wenn die Umgebungstemperatur des Motors 2 60°C beträgt, falls die Temperatur der Statorwindung sich auf 180°C erhöht, dann zeigt das Temperaturerfassungselement 23, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, 140°C an. Da des Weiteren die Komponenten, die auf der internen Schaltungsplatine des Positionssensors 22 angebracht sind, im Allgemeinen weniger widerstandsfähig gegen Wärme sind als die Statorwindung 3 des Motors 2, ist die Temperatur, die zum Schutz der Komponenten vor der Überhitzung, die auf der internen Schaltungsplatine des Positionssensors 22 angebracht sind (nachstehend als die ”Positionssensor-Schutztemperatur” bezeichnet), niedriger als die obere Grenztemperatur der Statorwindung 3. 3 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur der Statorwindung und der Temperatur zeigt, die durch das Temperaturerfassungselement angezeigt wird, das in dem Positionssensor beinhaltet ist, gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dem in 3 gezeigten Graphen ist das Drehmoment [Nm] entlang der Abszisse aufgetragen, und ist der Betrag der Temperaturänderung der Statorwindung [°C] entlang der Ordinate aufgetragen. In 3 sei angenommen, dass die Positionssensor-Schutztemperatur, die voreingestellt ist, um die Komponenten, die auf der internen Schaltungsplatine des Positionssensors 22 angebracht sind, vor der Überhitzung zu schützen, 100°C beträgt. Wird das Drehmoment graduell nach dem Beginnen des Ansteuerns des Motors 2 erhöht, dann erhöhen sich graduell die Temperatur der Statorwindung und die Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement angezeigt wird, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist. Beträgt die Umgebungstemperatur des Motors 2 20°C, dann kann sich die Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement angezeigt wird, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, um 80°C erhöhen, bevor sie die Positionssensor-Schutztemperatur von 100°C erreicht; demgemäß, wenn sich das Drehmoment bis zu einem Pegel erhöht, so dass die Temperatur die Positionssensor-Schutztemperatur von 100°C erreicht, dann fließt während dieser Spanne ein großer Betrag an Strom, und der Betrag an Erhöhung in der Statorwindungstemperatur ist ebenso groß. Im Gegensatz dazu, wenn die Umgebungstemperatur des Motors 2 60°C beträgt, dann kann sich die Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement angezeigt wird, das in dem Positionssensor 22 beinhaltet ist, lediglich um 40°C erhöhen, bevor sie die Positionssensor-Schutztemperatur von 100°C erreicht; demgemäß ist der Betrag an Strom, der zum Erhöhen des Drehmoments erforderlich ist, bis die Temperatur die Positionssensor-Schutztemperatur von 100°C erreicht, kleiner als in dem Fall, in dem die Umgebungstemperatur des Motors 2 20°C beträgt, und deshalb ist der Betrag an Erhöhung in der Statorwindungstemperatur kleiner. Das bedeutet, dass je niedriger die Umgebungstemperatur des Motors 2 ist, desto größer der Betrag ist, um den sich die Temperatur der Statorwindung erhöht, bevor die Positionssensor-Schutztemperatur erreicht wird, und je höher die Umgebungstemperatur des Motors 2 ist, desto kleiner ist der Betrag, um den sich die Temperatur der Statorwindung erhöht, bevor die Positionssensor-Schutztemperatur erreicht wird. Demgemäß, wenn der Alarmpegel für die Statorwindung 3 gleich der Positionssensor-Schutztemperatur zum Schutz der Komponenten gesetzt wird, die auf der internen Schaltungsplatine des Positionssensors 22 angebracht sind, erreicht die Statorwindungstemperatur leichter den Alarmpegel, wenn die Umgebungstemperatur des Motors 2 höher ist. Das heißt, je höher die Umgebungstemperatur des Motors 2 ist, desto kleiner ist die Möglichkeit der Statorwindung 3, ihre obere Ist-Grenztemperatur zu erreichen, selbst wenn der Alarmpegel gleich der Positionssensor-Schutztemperatur zum Schutz der Komponenten gesetzt wird, die auf der internen Schaltungsplatine des Positionssensors 22 angebracht sind; es ist deshalb möglich, das Überhitzen der Statorwindung 3 unter Verwendung der Positionssensor-Schutztemperatur ausreichend zu verhindern.
Demgemäß, in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine voreingestellte Temperatur ist, wird der Alarmpegel gleich der Temperatur gesetzt, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und des Maximalwerts des Betrags an Temperaturänderung voreingestellt ist, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die voreingestellte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich der Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor vor einer Überhitzung zu schützen; dann, wenn die Statorwindungstemperatur den Alarmpegel überschreitet, wird das Alarmsignal ausgegeben, und wenn das Alarmsignal empfangen wird, dann wird der Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor erteilt. Mit diesem Aufbau kann nicht lediglich das Überhitzen der Statorwindung des Motors auf eine verlässliche Art und Weise verhindert werden, sondern kann auch der Motor effizient angesteuert werden.
4a zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der oberen Grenztemperatur der Statorwindung des Motors und der Umgebungstemperatur des Motors in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 40°C beträgt. 4b ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der oberen Grenztemperatur der Statorwindung des Motors und der Umgebungstemperatur des Motors in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 20°C beträgt. 4c ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der oberen Grenztemperatur der Statorwindung des Motors und der Umgebungstemperatur des Motors in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wenn die Umgebungstemperatur 0°C beträgt. Die ”voreingestellte Temperatur” ist die Umgebungstemperatur des Motors 2, die in Summe mit dem Maximalwert des Betrags an Temperaturänderung des Motors 2, gleich der oberen Ist-Grenztemperatur der Statorwindung wird (die Temperatur, die in der Fig. durch die gestrichelte Linie angezeigt ist). In dem gezeigten Beispiel wird die ”voreingestellte Temperatur” auf 20°C gesetzt, wie in 4b gezeigt. Ist die Umgebungstemperatur des Motors 2 nicht höher als 20°C, wie in 4b oder 4c gezeigt, dann wird die Temperatur, die berechnet wird durch Addieren des Maximalwerts des Betrags an Temperaturänderung des Motors zu dieser Umgebungstemperatur, als der Alarmpegel gesetzt (die Temperatur, die in der Fig. durch eine Strichpunktlinie angegeben ist); demgegenüber, wenn die Umgebungstemperatur des Motors 2 höher als 20°C ist, wie in 4a gezeigt, dann wird der Alarmpegel gleich der Positionssensor-Schutztemperatur gesetzt, die voreingestellt ist, um den Positionssensor 22 vor einer Überhitzung zu schützen (die Temperatur, die in der Fig. durch eine Doppelstrichpunktlinie angegeben ist). In diesem Fall, wenn das Ansteuern des Motors 2 bei der Umgebungstemperatur von 40°C begonnen wird, wie in 4a gezeigt, dann erhöht sich die Statorwindungstemperatur über die Zeit, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit 11 berechnet ist. Im Verfahren gemäß dem Stand der Technik wird der Alarmpegel verwendet, der gleich der oberen Ist-Grenztemperatur der Statorwindung für den Fall der Umgebungstemperatur von 20°C gesetzt ist, ebenso als der Alarmpegel für die höhere Umgebungstemperatur von 40°C verwendet; mit dieser Einstellung, wenn dem Strom erlaubt würde, weiterhin in die Statorwindung unter der Umgebungstemperatur von 40°C zu fließen, würde sich die Statorwindungstemperatur über die Zeit erhöhen und schlussendlich die obere Ist-Grenztemperatur der Statorwindung überschreiten. Demgegenüber in der Erfindung, da der Alarmpegel, wenn die Umgebungstemperatur des Motors 2 40°C beträgt, gleich der Positionssensor-Schutztemperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor 22 vor einem Überhitzen zu schützen, wie in 4a gezeigt ist, falls dem Strom erlaubt wird, weiterhin in die Statorwindung zu fließen, dann wird die Statorwindungstemperatur bald den Alarmpegel erreichen, der gleich der Positionssensor-Schutztemperatur gesetzt ist (die Temperatur, die in der Fig. durch eine Doppelstrichpunktlinie gezeigt ist), woraufhin das Alarmsignal ausgegeben wird, und der Ansteuerstrom zu dem Motor 2 abgeschaltet wird, was eine weitere Erhöhung der Statorwindungstemperatur verhindert und somit das Ausbrennen der Statorwindung vermeidet. Werden die 4a, 4b und 4c, die das erste und zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, mit 5a, 5b und 5c verglichen, die den Stand der Technik zeigen, ist ersichtlich, dass in dem Fall der Umgebungstemperatur von 0°C, die in 4c und 5c gezeigt ist, die Differenz (Fehler) zwischen der oberen Ist-Grenztemperatur der Windung und dem voreingestellten Alarmpegel in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, die in 4c gezeigt sind, kleiner als in dem Stand der Technik ist, der in 5c gezeigt ist. Dies zeigt, dass in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Leistung des Motors maximal gestaltet werden kann, ohne die Statorwindung auszubrennen.
Die vorliegende Erfindung kann bei einer Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung zum Verhindern eines Ausbrennens einer Motorstatorwindung durch Überhitzen und einer Motorsteuervorrichtung angewendet werden, die eine solche Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet.
Gemäß der Erfindung können eine Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung, die einen Motor effizient ansteuern kann, während das Überhitzen der Motorstatorwindung hoch-genau verhindert wird, und eine Motorsteuervorrichtung erreicht werden, die eine derartige Windungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung beinhaltet.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung, wenn die Umgebungstemperatur des Motors nicht höher als die voreingestellte Temperatur ist, dann wird der Alarmpegel gleich der Temperatur gesetzt, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und des Maximalwerts des Betrags an Temperaturänderung voreingestellt ist, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die voreingestellte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich der Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor 22 vor einem Überhitzen zu schützen; dann, wenn die Statorwindungstemperatur den so eingestellten Alarmpegel überschreitet, wird das Alarmsignal ausgegeben, in Antwort auf welches der Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms an den Motor erteilt wird. Im Ergebnis kann der Motor effizient angesteuert werden, während das Überhitzen der Motorstatorwindung auf eine verlässliche Art und Weise verhindert wird. Im Allgemeinen beinhaltet der Positionssensor zum Erfassen der Positions-Informationen des Rotors des Motors in sich ein Temperaturerfassungselement zum Schutz der Komponenten, die auf seiner internen Schaltungsplatine angebracht sind, vor einem Überhitzen; gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung, da das Temperaturerfassungselement verwendet wird, das in dem Positionssensor beinhaltet ist, besteht kein Bedarf an einer Bereitstellung eines zusätzlichen Temperaturerfassungselements für die Statorwindung, und das Überhitzen der Motorstatorwindung kann auf eine verlässliche Art und Weise mit niedrigen Kosten verhindert werden.
Die Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin eine Schalteinheit umfassen, die die Statorwindungstemperatur umschaltet, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit zu vergleichen ist, zwischen der Statorwindungstemperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit berechnet ist, und der Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement angegeben wird, das auf der Statorwindung angebracht ist; anhand dieses Aufbau kann nicht nur das Überhitzen der Statorwindung des Motors auf eine verlässliche Art und Weise verhindert werden, sondern kann der Motor flexibel gemäß den Verwendungsbedingungen des Motors und den Benutzerpräferenzen angewendet werden.
In der zweiten Ausgestaltung der Erfindung, da demgegenüber die Steuervorrichtung zum Steuern des Ansteuerstroms, der dem Motor zuzuführen ist, die Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung beinhaltet, kann das Ansteuern des Motors effizient gesteuert werden, während das Überhitzen der Motorstatorwindung auf eine verlässliche Art und Weise verhindert wird. Da des Weiteren das Temperaturerfassungselement verwendet wird, das in dem Positionssensor beinhaltet ist, besteht kein Bedarf an einem Bereitstellen eines zusätzlichen Temperaturerfassungselements für die Statorwindung; demgemäß kann das Ansteuern des Motors effizient gesteuert werden, während das Überhitzen der Motorstatorwindung auf eine verlässliche Art und Weise mit niedrigen Kosten verhindert wird.
Die Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin eine Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit umfassen, die ein Positionssensor-Alarmsignal ausgibt, wenn die durch die Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit erfasste Temperatur die Temperatur überschreitet, die voreingestellt ist, um den Positionssensor vor einem Überhitzen zu schützen, und eine Positionssensor-Schutzeinheit, die einen Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor ausgibt, wenn das Positionssensor-Alarmsignal aus der Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit empfangen wird; mit diesem Aufbau kann das Überhitzen des Positionssensors, der mit dem Motor angebracht ist, auf eine verlässliche Art und Weise verhindert werden.
Die Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann ebenso eine Schalteinheit umfassen, die die Statorwindungstemperatur umschaltet, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit zu vergleichen ist, zwischen der Statorwindungstemperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit berechnet ist, und der Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement angegeben ist, das auf der Statorwindung angebracht ist; mit diesem Aufbau kann nicht lediglich das Überhitzen der Statorwindung des Motors auf eine verlässliche Art und Weise verhindert werden, sondern kann der Motor flexibel gemäß den Verwendungsbedingungen des Motors und den Benutzerpräferenzen angewendet werden.
Des Weiteren, in der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann der Positionssensor auf eine lösbare Art und Weise angebracht werden; ebenso in diesem Fall kann nicht lediglich das Überhitzen der Statorwindung des Motors auf eine verlässliche Art und Weise verhindert werden, sondern kann der Motor gemäß den Verwendungsbedingungen des Motors und den Benutzerpräferenzen flexibel verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-308389 [0006]
JP 2004-208453 [0006]
JP 4237075 [0007]
JP 05-268718 [0008]

Claims

Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung (1), umfassend: eine Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit (11), die eine Statorwindungstemperatur auf der Grundlage der Umgebungstemperatur eines Motors (2) und auf der Grundlage des Betrags an Änderung in der Temperatur einer Statorwindung (3) berechnet, der aus in der Statorwindung (3) des Motors (2) fließendem Strom geschätzt wird; eine Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit (12), die die Temperatur erfasst, die durch ein Temperaturerfassungselement (23) angegeben wird, das in einem Positionssensor (22) beinhaltet ist, der Positions-Informationen eines Rotors (4) des Motors (2) erfasst; und eine Alarmsignalausgabeeinheit (13), die ein Alarmsignal ausgibt, wenn die Statorwindungstemperatur einen Alarmpegel überschreitet, wobei, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine voreingestellte Temperatur ist, der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und eines Maximalwerts des Betrags der Temperaturänderung voreingestellt wird, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die voreingestellte Temperatur ist, der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor (22) vor einem Überhitzen zu schützen.
Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Windungsschutzeinheit (14), die einen Befehl zum Abschalten von Ansteuerstrom zu dem Motor (2) ausgibt, wenn das Alarmsignal aus der Alarmsignalausgabeeinheit (13) empfangen wird.
Motorwindungsüberhitzungs-Schutzvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Schalteinheit (15), die die Statorwindungstemperatur umschaltet, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit (13) zu vergleichen ist, zwischen der Statorwindungstemperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit (11) berechnet ist, und der Temperatur, die durch ein Temperaturerfassungselement (33) angegeben wird, das bei der Statorwindung (3) angebracht ist.
Motorsteuervorrichtung (100) zum Steuern von Ansteuerstrom, der einem Motor (2) zuzuführen ist, umfassend: eine Stromerfassungseinheit (21), die einen Strom erfasst, der in einer Statorwindung (3) des Motors (2) fließt; eine Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit (11), die eine Statorwindungstemperatur auf der Grundlage der Umgebungstemperatur des Motors (2) und auf der Grundlage des Betrags an Änderung in der Temperatur der Statorwindung (3) berechnet, der aus dem durch die Stromerfassungseinheit (21) erfassten Strom geschätzt wird; einen Positionssensor (22), der Positions-Informationen eines Rotors (4) des Motors (2) erfasst; ein Temperaturerfassungselement (23), das in dem Positionssensor (22) beinhaltet ist; eine Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit (12), die die Temperatur erfasst, die durch das Temperaturerfassungselement (23) angegeben ist; eine Alarmsignalausgabeeinheit (13), die ein Alarmsignal ausgibt, wenn die Statorwindungstemperatur einen Alarmpegel überschreitet, wobei, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als eine voreingestellte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und eines Maximalwerts des Betrags der Temperaturänderung voreingestellt wird, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur höher als die voreingestellte Temperatur ist, dann der Alarmpegel gleich einer Temperatur gesetzt wird, die voreingestellt ist, um den Positionssensor (22) vor einem Überhitzen zu schützen; und eine Windungsschutzeinheit (14), die einen Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor (2) ausgibt, wenn das Alarmsignal aus der Alarmsignalausgabeeinheit (13) empfangen wird.
Motorsteuervorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die voreingestellte Temperatur die Umgebungstemperatur des Motors (2) ist, auf der Grundlage derer der Alarmpegel eingestellt wurde, der zu verwenden ist, wenn die Umgebungstemperatur nicht höher als die voreingestellte Temperatur ist.
Motorsteuervorrichtung (100) gemäß Anspruch 4 oder 5, weiterhin umfassend: eine Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit (31), die ein Positionssensor-Alarmsignal ausgibt, wenn die durch die Positionssensor-Temperaturerfassungseinheit (12) erfasste Temperatur die Temperatur überschreitet, die voreingestellt wurde, um den Positionssensor (22) vor einem Überhitzen zu schützen; und eine Positionssensor-Schutzeinheit (32), die einen Befehl zum Abschalten des Ansteuerstroms zu dem Motor (2) ausgibt, wenn das Positionssensor-Alarmsignal aus der Positionssensor-Alarmsignalausgabeeinheit (31) empfangen wird.
Motorsteuervorrichtung (100) gemäß zumindest einem der Ansprüche 4 bis 6, weiterhin umfassend eine Schalteinheit (15), die die Statorwindungstemperatur umschaltet, die mit dem Alarmpegel in der Alarmsignalausgabeeinheit (13) zu vergleichen ist, zwischen der Statorwindungstemperatur, die durch die Statorwindungs-Temperaturberechnungseinheit (11) berechnet ist, und der Temperatur, die durch das Temperaturerfassungselement (33) angegeben ist, das auf der Statorwindung (3) angebracht ist.
Motorsteuervorrichtung (100) gemäß zumindest einem der Ansprüche 4 bis 7, weiterhin umfassend eine Anbringungseinheit zum lösbaren Anbringen des Positionssensors (22).