DE102018114371A1

DE102018114371A1 - Steuervorrichtung für einen Elektromotor, Elektromotorsystem, und Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors

Info

Publication number: DE102018114371A1
Application number: DE102018114371.0A
Authority: DE
Inventors: Masaki Miura
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2038-06-16
Also published as: CN109120209A; JP2019009877A; DE102018114371B4; JP6469174B2; CN109120209B; US10536106B2; US20180375460A1

Abstract

Es handelt sich um eine Steuervorrichtung, die einen Elektromotor auch dann weiterbetreiben kann, wenn bei einem Gebläse eine Anomalie aufgetreten ist. Die Steuervorrichtung umfasst eine Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit, die eine Kühlbetriebsinformation des Gebläses erlangt; eine Kühlbetriebsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht; eine Betriebsinformationserlangungseinheit, die eine Betriebsinformation des Elektromotors erlangt; und eine Betriebssteuereinheit, die den Betrieb des Elektromotors unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, steuert, wenn bestimmt wurde, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor, ein Elektromotorsystem, und ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors.
Beschreibung des Stands der Technik
Eine Technik zur Detektion der Anomalie eines Gebläses, das einen Elektromotor kühlt, ist bekannt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift 2017-073943).
Herkömmlich besteht der Wunsch, einen Elektromotor auch bei Auftreten einer Anomalie bei einem Gebläsemotor so lang als möglich weiter zu betreiben.
Kurzdarstellung der Erfindung
Bei einer Form der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor, bei dem ein Gebläse eingerichtet ist, eine Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit, die eine Kühlbetriebsinformation des Gebläses erlangt; eine Kühlbetriebsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht; eine Betriebsinformationserlangungseinheit, die eine Betriebsinformation des Elektromotors erlangt; und eine Betriebssteuereinheit, die den Betrieb des Elektromotors unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, steuert, wenn bestimmt wurde, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt.
Bei einer anderen Form der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors, bei dem ein Gebläse eingerichtet ist, das Erlangen einer Kühlbetriebsinformation des Elektromotors; das Bestimmen, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Betrieb zeigt oder nicht; das Erlangen einer Betriebsinformationen des Elektromotors; und das Steuern des Betriebs des Elektromotors unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, wenn bestimmt wurde, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt.
Nach der vorliegenden Offenbarung kann der Betrieb des Elektromotors auch bei Auftreten einer Anomalie beim Kühlbetrieb des Gebläses so fortgesetzt werden, dass es zu keinem Überhitzungszustand kommt. Als Folge kann verhindert werden, dass die Tätigkeit, bei der der Elektromotor verwendet wird, gänzlich angehalten wird, und kann ein Betreiber eine Reparatur oder einen Austausch oder dergleichen des Gebläses unter Wahl eines die Arbeit nicht beeinträchtigenden Zeitpunkts nach eigenem Ermessen vornehmen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Elektromotorsystems nach einer Ausführungsform.
2 ist eine Schnittansicht eines Elektromotors nach der Ausführungsform.
3 ist eine Schnittansicht eines Gebläses nach der Ausführungsform.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betriebsablauf des Elektromotorsystems zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Ablauf von Schritt S12 in 4 zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur des Elektromotors und der Zeit zeigt, wobei die vertikale Achse die Temperatur zeigt, und die horizontale Achse die Zeit zeigt.
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur des Elektromotors und der Zeit und die Beziehung zwischen dem Stromwert des Elektromotors und der Zeit zeigt, wobei die vertikale Achse die Temperatur und den Stromwert zeigt, und die horizontale Achse die Zeit zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm eines Elektromotorsystems nach einer anderen Ausführungsform.
9 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung nach einer anderen Ausführungsform.

Ausführliche Erklärung
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf Basis der Zeichnungen ausführlich erklärt. Bei den verschiedenen nachstehend erklärten Ausführungsformen sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und wird auf eine wiederholte Erklärung verzichtet. Außerdem zeigt in der nachstehenden Erklärung die waagerechte Richtung die Richtung entlang der Drehachsenlinie O ( 2), die radiale Richtung die radiale Richtung eines Kreises mit der Achsenlinie O als Zentrum, und die Umfangsrichtung die Umfangsrichtung dieses Kreises. Zur Bequemlichkeit wird die linke Richtung der Papierfläche von 2 als vorne angesetzt.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 wird ein Elektromotorsystem 10 nach einer Ausführungsform erklärt. Das Elektromotorsystem 10 umfasst einen Elektromotor 12, ein Gebläse 14, eine Warnungsausgabeeinheit 16, eine Stromquelle 18 und eine Steuervorrichtung 20.
Wie in 2 gezeigt umfasst der Elektromotor 12 einen Rotor 22, einen Stator 24, ein Gehäuse 26, ein Lager 28, ein Lager 30, eine hintere Abdeckung 32, einen Klemmenkasten 34 und eine erste Temperaturdetektionseinheit 35. Der Stator 24 ist zum Beispiel aus mehreren in der Achsenrichtung geschichteten Elektroblechen gebildet.
Auf den Stator 24 ist eine Spule 36 gewickelt. Von der Spule 36 geht ein Stromkabel 37 ab, das so verlegt ist, dass es in den Klemmenkasten 34 geführt ist. Dieses Stromkabel 37 ist elektrisch an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Temperaturdetektionseinheit 35 an der äußeren Umfangsfläche des Stators 24 (oder an der Spule 36) eingerichtet. Die erste Temperaturdetektionseinheit 35 weist zum Beispiel ein Thermoelement, eine Thermosäule, einen Thermistor oder ein Platin-Widerstandsthermometer auf und misst die Temperatur an der Stelle, an der diese erste Temperaturdetektionseinheit 35 eingerichtet ist.
An die erste Temperaturdetektionseinheit 35 ist ein Signalkabel 39 angeschlossen. Das Signalkabel 39 ist so verlegt, dass es in den Klemmenkasten 34 geführt ist. Das Signalkabel 39 ist elektrisch an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen. Die erste Temperaturdetektionseinheit 35 sendet eine Information bezüglich der detektierten Temperatur als Betriebsinformation des Elektromotors 12 an die Steuervorrichtung 20.
Der Rotor 22 weist eine Drehwelle 38 und einen Rotorkern 40, der an der Außenseite in der radialen Richtung der Drehwelle 38 fixiert ist, auf. Der Rotorkern 40 ist in der Achsenrichtung des Stators 24 mit einem geringen Abstand im Inneren davon angeordnet.
Das Gehäuse 26 hält den Stator 24. Konkret weist das Gehäuse 26 ein vorderes Gehäuse 42, das an der Vorderseite in der Achsenrichtung des Stators 24 fixiert ist, und ein hinteres Gehäuse 44, das an der Hinterseite in der Achsenrichtung des Stators 24 fixiert ist, auf. Das vordere Gehäuse 42 ist an der in der Achsenrichtung vorderen Endfläche 24a des Stators 24 fixiert.
Das hintere Gehäuse 44 weist einen Hauptkörperabschnitt 46, der an einer in der Achsenrichtung hinteren Endfläche 24b des Stators 24 fixiert ist, und einen ringförmigen Lagerhalteabschnitt 48, der an der Innenseite in der radialen Richtung dieses Hauptkörperabschnitts 46 fixiert ist, auf.
Die hintere Abdeckung 32 ist an dem in der Achsenrichtung hinteren Endabschnitt des Hauptkörperabschnitts 46 des hinteren Gehäuses 44 fixiert. In dem in der Achsenrichtung hinteren Wandbereich 32a der hinteren Abdeckung 32 sind mehrere Durchgangslöcher (nicht dargestellt) gebildet. Der Rotorkern 40 des Rotors 22 ist in einem Innenraum S1, der durch das vordere Gehäuse 42, das hintere Gehäuse 44, den Stator 24 und die hintere Abdeckung 32 definiert ist, untergebracht.
Das Lager 28 ist zwischen die Endfläche 42a an der Innenseite in der radialen Richtung des vorderen Gehäuses 42 und die Drehwelle 38 eingesetzt und hält die Drehwelle 38 drehbar. Das Lager 30 ist zwischen den Lagerhalteabschnitt 48 des hinteren Gehäuses 44 und die Drehwelle 38 eingesetzt und hält die Drehwelle 38 so wie das Lager 28 drehbar.
Der Klemmenkasten 34 ist auf der äußeren Umfangsfläche des hinteren Gehäuses 44 fixiert. Das Stromkabel 37, das die Spule 36 des Elektromotors 12 mit Strom versorgt, ist in den Klemmenkasten 34 geführt. Außerdem sind ein Antriebskabel 61 (3), das einen Gebläsemotor 50 des Gebläses 14 mit Strom versorgt, und ein Signalkabel 74 (3), das von einer an dem Gebläse 14 ausgebildeten zweiten Temperaturdetektionseinheit 52 (3) abgeht, in den Klemmenkasten 34 geführt. Das Antriebskabel 61 und das Signalkabel 74 des Gebläses 14 werden später besprochen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gebläse 14 im Inneren der hinteren Abdeckung 32 des Elektromotors 12 eingerichtet und so in der Achsenrichtung des Stators 24 und des Rotors 22 an der Hinterseite angeordnet, dass die Achsenlinie O das Zentrum darstellt.
Wie in 3 umfasst das Gebläse 14 den Gebläsemotor 50, einen Drehkörper 51 und die zweite Temperaturdetektionseinheit 52. Der Gebläsemotor 50 weist einen Gebläsestator 54, einen Gebläserotor 56, der in der radialen Richtung des Gebläsestators 54 innen drehbar angeordnet ist, und ein Gebläsegehäuse 58, das den Gebläsestator 54 hält, auf.
Auf den Gebläsestator 54 ist eine Spule 60 gewickelt. Von der Spule 60 geht ein Stromkabel 61 ab, das so verlegt ist, dass es in den Klemmenkasten 34 geführt ist. Dieses Stromkabel 61 ist elektrisch an die Stromquelle 18 angeschlossen.
Der Gebläserotor 56 weist eine Drehwelle 62 und einen Rotorkern 64, der an der Außenseite in der radialen Richtung dieser Drehwelle 62 fixiert ist, auf. Die Drehwelle 62 wird durch Lager 66 und 68 so gehalten, dass sie um die Achsenlinie O drehbar ist.
Das Gebläsegehäuse 58 ist hohl und definiert einen Innenraum S2. Der Gebläsestator 54 und der Gebläserotor 64 sind in dem Innenraum S2 untergebracht. Die Lager 66 und 68 sind an dem Gebläsegehäuse 58 fixiert. Die Drehwelle 62 verläuft durch eine Durchgangsöffnung 58b, die in einem Wandbereich 58a an der Vorderseite in der Achsenrichtung des Gebläsegehäuses 58 gebildet ist, und springt von dem Gebläsegehäuse 58 in der Achsenrichtung nach vorne vor.
Der Drehkörper 51 weist einen ringförmigen Abschnitt 70 und mehrere Flügel 72, die an der Außenseite in der Umfangsrichtung des ringförmigen Abschnitts 70 fixiert sind, auf. Der ringförmige Abschnitt 70 ist an dem vorderen Endabschnitt in der Achsenrichtung der Drehwelle 62 fixiert. Die mehreren Flügel 72 sind so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung in ungefähr gleichen Abständen aufgereiht sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Temperaturdetektionseinheit 52 an der Spule 60 angeordnet. Die zweite Temperaturdetektionseinheit 52 weist zum Beispiel ein Thermoelement, eine Thermosäule, einen Thermistor oder ein Platin-Widerstandsthermometer auf und misst die Temperatur an der Stelle, an der diese zweite Temperaturdetektionseinheit 52 eingerichtet ist.
An die zweite Temperaturdetektionseinheit 50 ist das Signalkabel 74 angeschlossen. Das Signalkabel 74 ist zusammen mit dem Stromkabel 60 des Gebläses 14 so verlegt, dass es in den Klemmenkasten 34 geführt ist. Das Signalkabel 74 ist elektrisch an die Steuervorrichtung 20 angeschlossen. Die zweite Temperaturdetektionseinheit 52 sendet eine Information bezüglich der detektierten Temperatur als Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14 an die Steuervorrichtung 20.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 legt die Stromquelle 18, die zum Beispiel eine Netzwechselstromquelle ist, über das Stromkabel 61 einen Wechselstrom mit einer bestimmten Frequenz an die Spule 60 des Gebläses 14 an. Dadurch drehen sich der Gebläserotor 56 und der Drehkörper 51 einstückig mit einer bestimmten Drehzahl R_Ref. Die Warnungsausgabeeinheit 16 weist zum Beispiel einen Lautsprecher oder eine Anzeigeeinheit auf und gibt gemäß einem Befehl von der Steuervorrichtung 20 einen Ton oder ein Bild aus.
Die Steuervorrichtung 20 steuert den Elektromotor 12. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung 20 eine Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 76, eine Kühlbetriebsbestimmungseinheit 78, eine Betriebsinformationserlangungseinheit 80, eine Betriebssteuereinheit 82, eine Warnsignalerzeugungseinheit 84 und eine Betriebsbestimmungseinheit 86.
Die Steuervorrichtung 20 kann aus einem einzelnen Computer, der einen Prozessor und einen Speicher (einen RAM, einen ROM oder dergleichen) aufweist, gebildet werden. In diesem Fall übernimmt der Prozessor der Steuervorrichtung 20 die Funktion als Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 76, als Kühlbetriebsbestimmungseinheit 78, als Betriebsinformationserlangungseinheit 80, als Betriebssteuereinheit 82, als Warnsignalerzeugungseinheit 84 und als Betriebsbestimmungseinheit 86.
Oder die Steuervorrichtung 20 kann auch durch mehrere Computer, die jeweils einen Prozessor und einen Speicher (einen RAM, einen ROM, oder dergleichen) aufweisen, gebildet werden. In diesem Fall übernehmen die einzelnen Prozessoren der mehreren Computer jeweils die Funktion als Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 76, als Kühlbetriebsbestimmungseinheit 78, als Betriebsinformationserlangungseinheit 80, als Betriebssteuereinheit 82, als Warnsignalerzeugungseinheit 84 und als Betriebsbestimmungseinheit 86.
Die Funktionen der Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 76, der Kühlbetriebsbestimmungseinheit 78, der Betriebsinformationserlangungseinheit 80, der Betriebssteuereinheit 82, der Warnsignalerzeugungseinheit 84 und der Betriebsbestimmungseinheit 86 werden später besprochen werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 der Betriebsablauf der Steuervorrichtung 20 erklärt. Der in 4 gezeigte Ablauf beginnt, wenn die Steuervorrichtung 20 von einem Betreiber oder einer übergeordneten Steuereinheit einen Betriebsbeginnbefehl erhalten hat.
In Schritt S1 beginnt die Steuervorrichtung 20 den Betrieb des Elektromotors 12. Dabei betreibt die Steuervorrichtung 20 den Elektromotor 12 im Normalbetriebsmodus. In diesem Normalbetriebsmodus sendet die Steuervorrichtung 20 einen Stromwertbefehl I₁ an den Elektromotor 12 und gibt der Elektromotor 12 eine diesem Stromwertbefehl I₁ entsprechende Rotationskraft P₁ aus.
Der Stromwertbefehl I₁, den die Steuervorrichtung 20 im Normalbetriebsmodus aussendet, ist durch den Betreiber oder ein Computerprogramm festgelegt. Auf diese Weise betreibt die Steuervorrichtung 20 den Elektromotor 12 im Normalbetriebsmodus.
In Schritt S2 beginnt die Steuervorrichtung 20 oder der Betreiber den Betrieb des Gebläses 14. Als ein Beispiel ist die Steuervorrichtung 20 so an die Stromquelle 18 angeschlossen, dass sie das Ein/Ausschalten der Stromquelle 18 steuert. In diesem Fall sendet die Steuervorrichtung in Schritt S2 einen Befehl an die Stromquelle 18, wodurch diese Stromquelle 18 eingeschaltet wird. Als anderes Beispiel kann der Betreiber die Stromquelle 18 in diesem Schritt S2 auch von Hand einschalten.
Wenn die Stromquelle 18 eingeschaltet wird, liefert die Stromquelle 18 der Spule 60 des Gebläses 14 einen Wechselstrom mit einer bestimmten Frequenz. Dadurch dreht sich das Gebläse 14 mit der bestimmten Drehzahl R_Ref und erzeugt es in dem Elektromotor 12 einen Luftstrom. Durch diesen Luftstrom werden die einzelnen Aufbauelemente des Elektromotors 12 gekühlt.
In Schritt S3 beginnt die Steuervorrichtung 20 mit der Erlangung der Betriebsinformation des Elektromotors 12. Konkret sendet die Steuervorrichtung 20 einen Temperaturdetektionsbefehl an die in dem Elektromotor 12 ausgebildete erste Temperaturdetektionseinheit 35.
Wenn die erste Temperaturdetektionseinheit 35 den Temperaturdetektionsbefehl erhält, detektiert sie wiederholt die Temperatur T₁ der Stelle, an der diese erste Temperaturdetektionseinheit 35 eingerichtet ist, und sendet sie die Information hinsichtlich der detektierten Temperatur T₁ der Reihe nach als Betriebsinformation des Elektromotors 12 über das Signalkabel 39 an die Steuervorrichtung 20.
Zum Beispiel kann die erste Temperaturdetektionseinheit 35 die Temperatur T₁ periodisch mit einer Periode τ₁ (zum Beispiel ist τ₁ = 1 Sekunde) messen und der Reihe nach an die Steuervorrichtung 20 senden. Die Steuervorrichtung 20 speichert die von der ersten Temperaturdetektionseinheit 35 erhaltene Temperatur T₁ der Reihe nach in dem Speicher.
Die zu dieser Zeit detektierte Temperatur T₁ stellt eine der Informationen, die den Betriebszustand des Elektromotors 12 während des Betriebs darstellen, (d.h., von Betriebsinformationen) dar. Somit weist die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Betriebsinformationserlangungseinheit 80 (1), die eine Betriebsinformation des Elektromotors 12 erlangt, auf.
In Schritt S4 beginnt die Steuervorrichtung 20 mit der Erlangung der Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14. Konkret sendet die Steuervorrichtung 20 einen Temperaturdetektionsbefehl an die an dem Gebläse 14 ausgebildete zweite Temperaturdetektionseinheit 52.
Wenn die zweite Temperaturdetektionseinheit 52 den Temperaturdetektionsbefehl erhält, detektiert sie wiederholt die Temperatur T₂ der Stelle, an der diese zweite Temperaturdetektionseinheit 52 eingerichtet ist, und sendet sie die Information hinsichtlich der detektierten Temperatur T₂ der Reihe nach als Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14 über das Signalkabel 74 an die Steuervorrichtung 20.
Zum Beispiel kann die zweite Temperaturdetektionseinheit 52 die Temperatur T₂ periodisch mit einer Periode τ₂ (zum Beispiel ist τ₂ = 1 Sekunde) messen und der Reihe nach an die Steuervorrichtung 20 senden. Die Steuervorrichtung 20 speichert die von der zweiten Temperaturdetektionseinheit 52 erhaltene Temperatur T₂ der Reihe nach in dem Speicher.
Die zu dieser Zeit detektierte Temperatur T₂ stellt eine der Informationen, die den Kühlbetriebszustand des Gebläses 14 während des Betriebs darstellen, (d.h., von Kühlbetriebsinformationen) dar. Um dies konkret zu beschreiben, kann es im Verlauf des Betriebs des Elektromotors 12 vorkommen, dass die Umdrehungen des Drehkörpers 51 oder des Gebläserotors 56 des Gebläses 14 behindert werden und die Drehzahl des Gebläses von der Drehzahl R_Ref abnimmt.
Eine solche Behinderung der Umdrehungen des Drehkörpers 51 oder des Gebläserotors 56 kann etwa durch Anhaften von Fremdstoffen wie Schneidflüssigkeit oder dergleichen an dem Drehkörper 51 oder dem Gebläserotor 56 während des Betriebs des Elektromotors 12 hervorgerufen werden.
Wenn die Drehzahl des Gebläses 14 abnimmt, nimmt die auf den Gebläsemotor 50 ausgeübte Belastung zu und steigt dadurch die Temperatur des Gebläsemotors 50 an. Andererseits verringert sich der in dem Elektromotor 12 entstehende Luftstrom und nimmt die Fähigkeit des Gebläses 14, den Elektromotor 12 zu kühlen, ab.
Da die durch die zweite Temperaturdetektionseinheit 52 detektierte Temperatur T₂ und der Zustand des Kühlbetriebs des Gebläses 14 somit in einer hochgradigen gegenseitigen Wechselbeziehung stehen, kann die Temperatur T₂ als Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14 verwendet werden. Somit weist die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 76 (1), die die Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14 erlangt, auf.
In Schritt S5 bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob die Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14 einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht. Konkret bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob die zuletzt von der zweiten Temperaturdetektionseinheit 52 erlangte Temperatur T₂ geringer als ein Schwellenwert T_2α (das heißt, T₂ < T_2α) ist oder nicht.
Dieser Schwellenwert T_2α wird durch den Betreiber im Voraus festgelegt und in dem Speicher der Steuervorrichtung 20 gespeichert. Wenn T₂ < T_2α besteht, bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14 den normalen Kühlbetrieb zeigt (das heißt, JA), und wird zu Schritt S6 übergegangen.
Andererseits bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14 keinen normalen Betriebszustand zeigt (das heißt, NEIN), wenn die Temperatur T₂ wenigstens den Schwellenwert T_2α beträgt (das heißt, T₂ ≧ T_2α), und wird zu Schritt S7 übergegangen. Somit weist die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Kühlbetriebsbestimmungseinheit 78 ( 1), die bestimmt, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht, auf.
In Schritt S6 bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob von dem Betreiber oder der übergeordneten Steuereinheit ein Betriebsbeendigungsbefehl erhalten wurde oder nicht. Wenn die Steuervorrichtung 20 bestimmt, dass ein Betriebsbeendigungsbefehl erhalten wurde (das heißt, JA), sendet sie einen Anhaltebefehl an den Elektromotor 12 und bringt sie den Stromwert, der dem Elektromotor 12 geliefert wird, auf null. Dadurch wird der Betrieb des Elektromotors 12 angehalten.
Wenn die Steuervorrichtung 20 so angeschlossen das sie das Ein/Ausschalten der Stromquelle 18 steuert, schaltet sie die Stromquelle 18 aus und hält sie den Kühlbetrieb des Gebläses 14 an. Dann beendet die Steuervorrichtung 20 den in 4 gezeigten Ablauf. Wenn die Steuervorrichtung 20 andererseits bestimmt, dass kein Betriebsbeendigungsbefehl erhalten wurde (das heißt, NEIN), wird zu Schritt S5 zurückgekehrt.
In Schritt S7 meldet die Steuervorrichtung 20 dem Betreiber über die Warnungsausgabeeinheit 16, dass bei dem Kühlbetrieb des Gebläses 14 eine Anomalie aufgetreten ist. Konkret erzeugt die Steuervorrichtung 20 ein Warnsignal in der Form eines Sprachsignals oder eines Bildsignals. Dann sendet die Steuervorrichtung 20 das erzeugte Warnsignal an die Warnungsausgabeeinheit 16.
Die Warnungsausgabeeinheit 16 gibt über den Lautsprecher oder die Anzeigeeinheit einen Warnton oder ein Warnbild, der bzw. das dem erzeugten Warnsignal entspricht, aus. Dadurch kann der Betreiber erkennen, dass bei dem Kühlbetrieb des Gebläses 14 eine Anomalie aufgetreten ist. Somit weist die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Warnsignalerzeugungseinheit 80 ( 1), die ein Warnsignal erzeugt, auf.
In Schritt S8 bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob die Betriebsinformation des Elektromotors 12 einen normalen Betriebszustand des Elektromotors 12 zeigt oder nicht. Konkret bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob die zuletzt von der ersten Temperaturdetektionseinheit 35 erlangte Temperatur T₁ geringer als ein Schwellenwert T_1α ist (das heißt, T₁ < T_1α) oder nicht.
Dieser Schwellenwert T_1α wird durch den Betreiber im Voraus festgelegt und in dem Speicher der Steuervorrichtung 20 gespeichert. Zum Beispiel wird der Schwellenwert T_1α als Schwellenwert festgelegt, der die Grenze zwischen einem Überhitzungszustand und einem Nichtüberhitzungszustand des Elektromotors 12 bestimmt. In diesem Fall wird der Elektromotor 12 als überhitzt angesehen, wenn die Temperatur T₁ wenigstens den Schwellenwert T_1α beträgt (das heißt, T₁ ≧ T_1α).
Wenn T₁ < T_1α ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Betriebsinformation des Elektromotors 12 einen normalen Betriebszustand zeigt (das heißt, JA), und wird zu Schritt S10 übergegangen. Wenn andererseits T₁ ≧ T_1α ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Betriebsinformation des Elektromotors 12 keinen normalen Betriebszustand zeigt (das heißt, NEIN), und wird zu Schritt S9 übergegangen.
Somit weist die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Betriebsbestimmungseinheit 86 (1), die bestimmt, ob die Betriebsinformation des Elektromotors 12 einen normalen Betriebszustand zeigt oder nicht, auf.
In Schritt S9 hält die Steuervorrichtung 20 den Betrieb des Elektromotors 12 an. Konkret sendet die Steuervorrichtung 20 einen Anhaltebefehl an den Elektromotor 12 und bringt sie den Stromwert, der dem Elektromotor 12 geliefert wird, auf null. Dadurch wird der Betrieb des Elektromotors 12 angehalten. Dann beendet die Steuervorrichtung 20 den in 4 gezeigten Ablauf.
In Schritt S10 erlangt die Steuervorrichtung 20 erste Daten, die die Wahrscheinlichkeit angeben, dass der Betrieb des Elektromotors 12 in den Überhitzungszustand gelangt. Nachstehend wird das Konzept der ersten Daten unter Bezugnahme auf 6 erklärt.
Die einfach gepunktet-gestrichelte Linie 90 in 6 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur T₁ und der Zeit t₁ , wenn der Kühlbetriebszustand des Gebläses 14 normal ist und der Elektromotor 12 mit dem Nennstromwert betrieben wird. Bei dieser Beziehung 90 steigt die Temperatur T₁ nach dem Beginn des Betriebs des Elektromotors 12 mit der Zeit an, und nähert sie sich allmählich einer bestimmten Sättigungstemperatur T_1β (< T_1α).
Die doppelt gepunktet-gestrichelte Linie 92 in 6 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur T₁ und der Zeit t₁, wenn bei dem Kühlbetriebszustand des Gebläses 14 eine Anomalie aufgetreten ist, aber der Elektromotor 12 mit einem Stromwert betrieben wird, der bei weitem geringer als der Nennstromwert ist. Bei dieser Beziehung 92 ist die Temperatur T₁ des Elektromotors 12 bei einer viel geringeren Temperatur als der Sättigungstemperatur T_1β gesättigt.
Die gestrichelte Linie 94 in 6 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur T₁ und der Zeit t₁ , wenn das Gebläse 14 mit dem Nennstromwert betrieben wird, zu dem Zeitpunkt t₁ bei dem Kühlbetriebszustand des Gebläses 14 eine Anomalie aufgetreten ist, und der Elektromotor 12 auch nach dem Auftreten der Anomalie weiterhin mit dem Nennstromwert betrieben wird.
Bei dieser Beziehung 94 steigt die Temperatur T₁ nach dem Beginn des Betriebs des Elektromotors 12 plötzlich an und überschreitet sie die Sättigungstemperatur T_1β und die Überhitzungstemperatur T_1α (das heißt, den oben genannten Schwellenwert T_1α ). In diesem Fall gelangt der Elektromotor 12 in den Überhitzungszustand.
Damit die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform in dem Schritt S10 die Wahrscheinlichkeit, dass der Betrieb des Elektromotors 12 in den Überhitzungszustand gelangt, quantitativ bewertet, erlangt sie erste Daten. Als ein Beispiel berechnet die Steuervorrichtung 20 als diese ersten Daten den Unterschied δ₁ zwischen der zuletzt erlangten Temperatur T₁ und der Überhitzungstemperatur T_1α = T_1α - T₁)
Da die Wahrscheinlichkeit, dass der Elektromotor 12 in den Überhitzungszustand gelangt, zunimmt, wenn dieser Unterschied δ₁ gering ist, kann dieser Unterschied δ₁ als erste Daten δ₁, die die Wahrscheinlichkeit, dass der Betrieb des Elektromotors 12 in den Überhitzungszustand gelangt, angeben, verwendet werden.
Als anderes Beispiel berechnet die Steuervorrichtung 20 als diese ersten Daten den Anstiegsgrad der Temperatur T₁ in Bezug auf die Zeit t. Zum Beispiel berechnet die Steuervorrichtung 20 aus der zuletzt von der ersten Temperaturdetektionseinheit 35 erlangten Temperatur T_1(n) und der Temperatur T_1(n-1), die direkt vor der Temperatur T_1(n) von der ersten Temperaturdetektionseinheit 35 erlangt wurde, und der Messperiode τ₁ den Anstiegsgrad δT₁/δ1 = (T_1(n) - T_1(n-1))/τ.
Dieser Anstiegsgrad δT₁/δ1 entspricht der Neigung der in 6 gezeigten Kurven. Wenn 6 betrachtet wird, ist klar, dass die Neigung der Beziehung 94 ab dem Zeitpunkt t₁ deutlich größer als jene der anderen Beziehungen 90 und 92 geworden ist. Daher kann dieser Anstiegsgrad δT₁/δ1 als erste Daten δT₁/δt, die die Wahrscheinlichkeit, dass der Betrieb des Elektromotors 12 in den Überhitzungszustand gelangt, angeben, verwendet werden.
Als noch ein weiteres Beispiel kann die Steuervorrichtung 20 als diese ersten Daten sowohl δ₁ als auch δT₁/δt berechnen. Auf diese Weise erlangt die Steuervorrichtung 20 die ersten Daten (δ₁, δT₁/δt) und speichert sie diese in dem Speicher.
In Schritt S11 bestimmt die Steuervorrichtung 20 auf Basis der in Schritt S10 erlangten ersten Daten (δ₁, δT₁/δt), ob die Wahrscheinlichkeit, dass der Betrieb des Elektromotors 12 in einen Überhitzungszustand gelangt, hoch ist oder nicht.
Wenn, als ein Beispiel, in Schritt S10 erste Daten δ₁ = T_1α - T₁ berechnet wurden, bestimmt die Steuervorrichtung 20 in Schritt S11, ob die ersten Daten δ₁ höchstens einen Schwellenwert α betragen (das heißt, δ₁ ≦ α) oder nicht. Dieser Schwellenwert α wird durch den Betreiber im Voraus festgelegt und in dem Speicher der Steuervorrichtung 20 gespeichert.
Wenn δ₁ ≦ α ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Betrieb des Elektromotors 12 in einen Überhitzungszustand gelangt, hoch ist (das heißt, JA), und wird zu Schritt S12 übergegangen. Wenn andererseits δ₁ > α ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der Betrieb des Elektromotors 12 in einen Überhitzungszustand gelangt, gering ist (das heißt, NEIN), wird zu dem oben beschriebenen Schritt S6 übergegangen, und der Elektromotor 12 im Normalbetriebsmodus betrieben, bis in diesem Schritt S6 JA bestimmt wird.
Wenn, als anderes Beispiel in Schritt S10 erste Daten δT₁/δ1 = (T_1(n) - T_1(n-1))/τ berechnet wurden, bestimmt die Steuervorrichtung 20 in diesem Schritt S11, ob die ersten Daten δT₁/δ1 wenigstens einen Schwellenwert β betragen (das heißt, δT₁/δ1 ≧ β) oder nicht. Dieser Schwellenwert β wird durch den Betreiber im Voraus festgelegt und in dem Speicher der Steuervorrichtung 20 gespeichert.
Wenn δT₁/δ1 ≧ β ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20 JA, und wird zu Schritt S12 übergegangen. Wenn andererseits δT₁/δt < β ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20 NEIN, und wird zu dem oben beschriebenen Schritt S6 übergegangen.
Wenn, als noch ein weiteres Beispiel, in Schritt S10 als die ersten Daten sowohl δ₁ als auch δT₁/δ1 berechnet wurden, kann die Steuervorrichtung 20 die Wahrscheinlichkeit eines Überhitzungszustands des Elektromotors 12 auf Basis von δ₁ und δT₁/δ1 bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 20 im Fall von δ₁ ≦ α oder δT₁/δt ≧ β JA bestimmen und andererseits im Fall von δ₁ > α sowie δT₁/δt < β NEIN bestimmen.
In Schritt S12 betreibt die Steuervorrichtung 12 den Elektromotor 12 im Anomaliebetriebsmodus. Dieser Schritt S12 wird unter Bezugnahme auf 5 erklärt. Nach dem Beginn von Schritt S12 verringert die Steuervorrichtung 20 in Schritt S21 die Ausgangsleistung des Elektromotors.
Konkret ändert die Steuervorrichtung 20 den an den Elektromotor 12 gesendeten Stromwertbefehl von dem Stromwertbefehl I₁ zu einem zweiten Stromwertbefehl I₂, und sendet sie diesen an den Elektromotor 12. Der zweite Stromwertbefehl I₂ ist ein Befehl, um den Elektromotor 12 mit einem geringeren Stromwert als dem Stromwertbefehl I₁ zu betreiben. Als Folge gibt der Elektromotor 12 eine diesem zweiten Stromwertbefehl I₂ entsprechende Rotationskraft P₂ (< P₁) aus.
In Schritt S22 erlangt die Steuervorrichtung 20 zweite Daten zur quantitativen Bewertung der Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur T₁ des Elektromotors 12 die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt. Als ein Beispiel berechnet die Steuervorrichtung 20 als die zweiten Daten den Unterschied δ₂ zwischen der zuletzt erlangten Temperatur T₁ und der Sättigungstemperatur T_1β (= T_1β - T₁).
Da die Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur T₁ die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt, größer wird, je kleiner dieser Unterschied δ₂ ist, kann dieser Unterschied δ₂ als zweite Daten, die die Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur T₁ die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt, angeben, verwendet werden.
Als anderes Beispiel berechnet die Steuervorrichtung 20 als die zweiten Daten den Anstiegsgrad δT₁/δt = (T_1(n) - T_1(n-1))/τ der Temperatur T₁ in Bezug auf die Zeit. Als noch ein anderes Beispiel kann die Steuervorrichtung 20 als die zweiten Daten sowohl δ₂ als auch δT₁/δt berechnen. Die Steuervorrichtung 20 erlangt die zweiten Daten (δ₂, δT₁/δt) und speichert sie in dem Speicher.
In Schritt S23 bestimmt die Steuervorrichtung 20 auf Basis der in Schritt S22 erlangten zweiten Daten (δ₂, δT₁/δt), ob die Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur T₁ die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt, hoch ist oder nicht.
Wenn die Steuervorrichtung 20, als ein Beispiel, in Schritt S22 zweite Daten δ₂ = T_1β - T₁ berechnet hat, bestimmt sie in diesem Schritt S23, ob die zweiten Daten δ₂ höchstens einen Schwellenwert γ betragen (das heißt, δ₂ ≦ γ) oder nicht. Dieser Schwellenwert γ wird durch den Betreiber im Voraus festgelegt und in dem Speicher der Steuervorrichtung 20 gespeichert.
Wenn δ₂ ≧ γ ist, bestimmt die Steuervorrichtung, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur T₁ die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt, hoch ist (das heißt, JA), und wird zu Schritt S21 zurückgekehrt. Wenn andererseits δ₂ > γ ist, bestimmt die Steuervorrichtung, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur T₁ die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt, gering ist (das heißt, NEIN), und wird zu Schritt S24 übergegangen.
Wenn die Steuervorrichtung 20, als anderes Beispiel, in Schritt S22 zweite Daten δT₁/δ1 berechnet hat, bestimmt sie in diesem Schritt S23, ob die zweiten Daten δT₁/δ1 wenigstens einen Schwellenwert ε betragen (das heißt, δT₁/δ1 ≧ ε) oder nicht. Dieser Schwellenwert ε wird durch den Betreiber im Voraus festgelegt und in dem Speicher der Steuervorrichtung 20 gespeichert. Der Schwellenwert ε kann dem oben beschriebenen Schwellenwert β gleich sein, kann aber auch ein unterschiedlicher Wert sein.
Wenn δT₁/δ1 ≧ ε ist, bestimmt die Steuervorrichtung JA, und wird zu Schritt S21 zurückgekehrt. Wenn andererseits δT₁/δt < ε ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20 NEIN, und wird zu Schritt S24 übergegangen.
Wenn, als noch ein weiteres Beispiel, in Schritt S22 als die zweiten Daten sowohl δ₂ als auch δT₁/δ1 erlangt wurden, kann die Steuervorrichtung 20, die Wahrscheinlichkeit, dass die Temperatur T₁ die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt, auf Basis von δ₂ und δT₁/δt bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 20 im Fall von δ₂ ≦ γ oder δT₁/δ1 ≧ ε JA bestimmen und andererseits im Fall von δ₂ > γ sowie δT₁/δt < ε NEIN bestimmen.
Auf diese Weise führt die Steuervorrichtung 20 die Schritte S21 bis S23 wiederholt aus, bis sie in Schritt S23 NEIN bestimmt. Die Steuervorrichtung 20 verringert mit jeder Ausführung von Schritt S21 die Ausgangsleistung des Elektromotors 12 stufenweise.
Konkret wird der an den Elektromotor 12 gesendete Stromwertbefehl von einem m-ten Stromwertbefehl I_m zu einem m+1-ten Stromwertbefehl I_m+1 geändert und an den Elektromotor 12 gesendet. Der m+1-te Stromwertbefehl I_m+1 ist ein Befehl, um den Elektromotor 12 mit einem geringeren Stromwert als dem m-ten Stromwertbefehl I_m zu betreiben. Als Folge gibt der Elektromotor 12 eine dem m+1-ten Stromwertbefehl I_m+1 entsprechende m+1-te Rotationskraft P_m+1 (< P_m) aus.
Eine solche Betriebssteuerung des Elektromotors 12 wird unter Bezugnahme auf 7 erklärt. Die durchgehende Linie 96 in 7 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur T₁ und der Zeit t, wenn der Elektromotor 12 im Anomaliebetriebsmodus betrieben wird. Die durchgehende Linie 98 in 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Stromwert I und der Zeit t, wenn der Elektromotor 12 im Anomaliebetriebsmodus betrieben wird. In 7 sind zum Vergleich auch die in 6 gezeigten Beziehungen 90, 92 und 94 dargestellt.
Die Steuervorrichtung 20 verringert den Stromwert I des Elektromotors 12 zu dem Zeitpunkt t₂ von dem Stromwert I₁ zu dem Stromwert I₂ (erster Schritt S21). Anschließend verringert die Steuervorrichtung 12 den Stromwert I des Elektromotors 12 zu dem Zeitpunkt t₃ von dem Stromwert I₂ zu dem Stromwert I₃ (zweiter Schritt S21).
Auf diese Weise steuert die Steuervorrichtung 20 den Stromwert I unter Bezugnahme auf die Temperatur T₁ und die Sättigungstemperatur T_1β . Dadurch nähert sich die Temperatur T₁ des Elektromotors wie durch die Beziehung 96 in 7 gezeigt mit der Zeit t allmählich der Sättigungstemperatur T_1β , ohne dass sie die Sättigungstemperatur T_1β übersteigt, und wird als Folge verhindert, dass die Überhitzungstemperatur T_1α überschritten wird und eine Überhitzung auftritt.
Somit weist die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform die Funktion als Betriebssteuereinheit 82 ( 1), die den Betrieb des Elektromotors 12 unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation (die Temperatur T₁ ) auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, steuert, auf.
In Schritt S24 bestimmt die Steuervorrichtung 20 wie bei dem oben beschriebenen Schritt S6, ob ein Betriebsbeendigungsbefehl erhalten wurde oder nicht. Wenn die Steuervorrichtung 20 JA bestimmt, wird der Betrieb des Elektromotors 12 (und der Stromquelle 18) angehalten, der in 5 gezeigte Schritt S12 beendet und daher der in 4 gezeigte Ablauf beendet. Wenn die Steuervorrichtung 20 andererseits NEIN bestimmt, wird zu Schritt S23 zurückgekehrt.
Auf diese Weise steuert die Steuervorrichtung 12 bei der vorliegenden Ausführungsform den Betrieb des Elektromotors 12 dann, wenn die Kühlbetriebsinformation (die Temperatur T₂ ) des Gebläses 14 keinen normalen Kühlbetrieb zeigt (NEIN in Schritt S5), unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation (die Temperatur T₁ ) des Elektromotors 12 auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird.
Durch diese Ausführung kann der Betrieb des Elektromotors 12 auch dann, wenn bei dem Kühlbetrieb des Gebläses 14 eine Anomalie aufgetreten ist, so fortgesetzt werden, dass es nicht zu einer Überhitzung kommt. Als Folge kann verhindert werden, dass die Tätigkeit, bei der der Elektromotor 12 verwendet wird, (zum Beispiel eine Bearbeitungstätigkeit) gänzlich angehalten wird, und kann der Betreiber eine Reparatur oder einen Austausch oder dergleichen des Gebläses 14 unter Wahl eines die Arbeit nicht beeinträchtigenden Zeitpunkts nach eigenem Ermessen vornehmen.
Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn die Steuervorrichtung 20 in Schritt S5 NEIN bestimmt hat, ein Warnsignal, das eine Anomalie des Kühlbetrieb des Gebläses 14 meldet, erzeugt und der Betreiber von diesem Umstand in Kenntnis gesetzt. Durch diese Ausführung kann der Betreiber sicher erkennen, dass bei dem Gebläse 14 eine Anomalie aufgetreten ist.
Außerdem erlangt die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform die durch die zweite Temperaturdetektionseinheit 52 detektierte Temperatur T₂ als Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14. Da die Temperatur T₂ und der Zustand des Kühlbetriebs des Gebläses 14 wie oben beschrieben in einer hochgradigen Wechselbeziehung stehen, kann die Steuervorrichtung 20 in Schritt S5 unter Verwendung der Temperatur T₂ quantitativ und hochpräzise bestimmen, ob der Kühlbetrieb des Gebläses 14 normal ist oder nicht.
Außerdem bestimmt die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform, ob die Betriebsinformation (die Temperatur T₁ ) des Elektromotors 12 normal ist oder nicht (Schritt S8), und hält sie den Betrieb des Elektromotors 12 an (Schritt S9), wenn bestimmt wird, dass diese Betriebsinformation nicht normal ist (das heißt, NEIN in Schritt S8). Durch diese Ausführung kann sicher detektiert werden, dass der Elektromotor 12 überhitzt hat, und der Betrieb des Elektromotors 12 sofort angehalten werden.
Außerdem steuert die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform den Betrieb des Elektromotors 12 durch Ausführen der oben beschriebenen Schritte S21 bis S23 so, dass die Temperatur T₁ des Elektromotors 12 die Sättigungstemperatur T_1β nicht übersteigt.
Durch diese Ausführung kann sicher verhindert werden, dass der Elektromotor 12 überhitzt, und kann die Ausgangsleistung des Elektromotors innerhalb eines Bereichs, in dem der Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, beibehalten wird, so weit wie möglich erhöht werden. Folglich kann die Arbeitsleistungsfähigkeit auch dann, wenn bei dem Gebläse 14 eine Anomalie aufgetreten ist, bei so weit wie möglich beibehalten werden.
Außerdem führt die Steuervorrichtung 20 bei der vorliegenden Ausführungsform den Anomaliebetriebsmodus in Schritt S12 nur dann aus, wenn in Schritt S11 JA bestimmt wurde. Durch diese Ausführung kann der Elektromotor 12 in Schritt S12 auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, gesteuert werden, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass der Elektromotor 12 in einen Überhitzungszustand gelangt, hoch ist, doch wird der Elektromotor 12 im normalen Betriebsmodus betrieben, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass er in einen Überhitzungszustand gelangt, gering ist (zum Beispiel im Fall der Beziehung 92 in 6), so dass eine übermäßige Abnahme der Ausgangsleistung des Elektromotors 12 verhindert werden kann.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 ein Elektromotorsystem 100 nach einer anderen Ausführungsform erklärt. Das Elektromotorsystem 100 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Elektromotorsystem 10 im Aufbau eines Gebläses 102. Das Gebläse 102 nach der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Gebläse 14 darin, dass es anstelle der zweiten Temperaturdetektionseinheit 52 eine Umdrehungsdetektionseinheit 104 aufweist.
Die Umdrehungsdetektionseinheit 104 weist zum Beispiel einen Codierer oder ein Hall-Element auf und misst die Drehzahl des Gebläses 102. Konkret ist die Umdrehungsdetektionseinheit 104 in der Nähe des Gebläserotors 56 oder des Drehkörpers 51 des Gebläses 102 angeordnet und misst die Drehzahl des Gebläserotors 56 oder des Drehkörpers 51. Die Umdrehungsdetektionseinheit 104 sendet eine Information hinsichtlich der detektierten Drehzahl als Kühlbetriebsinformation des Gebläses 102 über das Signalkabel 74 an die Steuervorrichtung 20.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 der Betriebsablauf des Elektromotorsystems 100 erklärt. Die Steuervorrichtung 20 des Elektromotorsystems 100 führt den in 4 und 5 gezeigten Betriebsablauf aus. Dabei unterscheidet sich der Betriebsablauf des Elektromotorsystems 100 in Schritt S4 und Schritt S5 von dem der oben beschriebenen Ausführungsform.
In Schritt S4 wirkt die Steuervorrichtung 20 als Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 76 und beginnt sie mit der Erlangung der Kühlbetriebsinformation des Gebläses 102. Konkret sendet die Steuervorrichtung 20 einen Umdrehungsdetektionsbefehl an die an dem Gebläse 102 ausgebildete Umdrehungsdetektionseinheit 104.
Wenn die Umdrehungsdetektionseinheit 104 den Umdrehungsdetektionsbefehl erhält, misst sie wiederholt (zum Beispiel mit einer Periode τ₃) die Drehzahl R des Gebläses 102, und sendet sie die durch Messen detektierte Information hinsichtlich der Drehzahl R der Reihe nach als Kühlbetriebsinformation des Gebläses 102 über die Signalleitung 74 an die Steuervorrichtung 20. Die Steuervorrichtung 20 speichert die von der Umdrehungsdetektionseinheit 104 erhaltene Drehzahl R der Reihe nach in dem Speicher.
Da die Drehzahl R des Gebläses 102 zu dem Luftstrom, den das Gebläse 102 in dem Elektromotor 12 erzeugt, proportional ist, steht sie in einer hochgradigen gegenseitigen Wechselbeziehung mit dem Zustand des Kühlbetriebs des Gebläses 102. Folglich kann diese Drehzahl R als Information, die den Zustand des Kühlbetriebs des Gebläses 102 während des Betriebs zeigt, (das heißt, als Kühlbetriebsinformation) verwendet werden.
In Schritt S5 wirkt die Steuervorrichtung 20 als Kühlbetriebsbestimmungseinheit 78 und bestimmt, ob die Kühlbetriebsinformation des Gebläses 102 einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht. Konkret bestimmt die Steuervorrichtung 20, ob die zuletzt von der Umdrehungsdetektionseinheit 104 erlangte Drehzahl R höher als ein Schwellenwert R_α ist (das heißt, R > R_α) oder nicht.
Dieser Schwellenwert R_α wird durch den Betreiber im Voraus als niedrigerer Wert als die oben genannte Drehzahl R_REF (das heißt, R_α < R_REF) festgelegt und in dem Speicher der Steuervorrichtung 20 gespeichert. Wenn R > R_α ist, bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Kühlbetriebsinformation des Gebläses 102 einen normalen Kühlbetrieb zeigt (das heißt, JA)), und wird zu Schritt S6 übergegangen.
Wenn die Drehzahl R andererseits höchstens den Schwellenwert R_α beträgt (das heißt, R ≦ R_α), bestimmt die Steuervorrichtung 20, dass die Kühlbetriebsinformation des Gebläses 102 keinen normalen Kühlbetrieb zeigt (das heißt, NEIN), und wird zu Schritt S7 übergegangen. Nach Schritt S5 führt die Steuervorrichtung 20 wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Reihe nach die Schritte S6 bis S12 aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erlangt die Steuervorrichtung 20 die durch die Umdrehungsdetektionseinheit 104 detektierte Drehzahl R als Kühlbetriebsinformation des Gebläses 102. Da die Drehzahl R und der Zustand des Kühlbetriebs des Gebläses 102 wie oben beschrieben in einer hochgradigen Wechselbeziehung stehen, kann die Steuervorrichtung 20 in Schritt S5 unter Verwendung der Drehzahl R quantitativ und hochpräzise bestimmen, ob der Kühlbetrieb des Gebläses 102 normal ist oder nicht.
Bei der oben beschriebenen Steuervorrichtung 20 kann auch auf die Warnsignalerzeugungseinheit 84 und die Betriebsbestimmungseinheit 86 verzichtet werden. Eine solche Steuervorrichtung 110 ist in 9 gezeigt. Die Steuervorrichtung 110 umfasst eine Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 112, eine Kühlbetriebsbestimmungseinheit 114, eine Betriebsinformationserlangungseinheit 116 und eine Betriebssteuereinheit 118.
Die Steuervorrichtung 110 kann aus einem einzelnen Computer, der einen Prozessor und einen Speicher (ROM, RAM, oder dergleichen) aufweist, aufgebaut werden. In diesem Fall übernimmt der Prozessor der Steuervorrichtung 110 die Funktion als Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 112, als Kühlbetriebsbestimmungseinheit 114, als Betriebsinformationserlangungseinheit 116 und als Betriebssteuereinheit 118.
Oder die Steuervorrichtung 110 kann auch durch mehrere Computer, die jeweils einen Prozessor und einen Speicher (einen RAM, einen ROM, oder dergleichen) aufweisen, gebildet werden. In diesem Fall übernehmen die einzelnen Prozessoren der mehreren Computer jeweils die Funktion als Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 112, als Kühlbetriebsbestimmungseinheit 114, als Betriebsinformationserlangungseinheit 116 und als Betriebssteuereinheit 118.
Die Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 112 erlangt eine Kühlbetriebsinformation des Gebläses 14, 102 (zum Beispiel die Temperatur T₂ oder die Drehzahl R). Die Kühlbetriebsbestimmungseinheit 114 bestimmt, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht. Zum Beispiel bestimmt die Kühlbetriebsbestimmungseinheit 114 wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen durch Vergleichen der Kühlbetriebsinformation mit einem im Voraus festgelegten Schwellenwert, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht.
Die Betriebsinformationserlangungseinheit 116 erlangt eine Betriebsinformation des Elektromotors 12 (zum Beispiel die Temperatur T₁ ). Wenn durch die Kühlbetriebsbestimmungseinheit 114 bestimmt wurde, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt, steuert die Betriebssteuereinheit 118 den Betrieb des Elektromotors 112 unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation, die von der Betriebsinformationserlangungseinheit 116 erlangt wurde, auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird.
Zum Beispiel steuert die Betriebssteuereinheit 118 den Betrieb des Elektromotors 12 wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen durch Verringern der Ausgangsleistung (zum Beispiel des Stromwerts) des Elektromotors 12 unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation auf den Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird.
Durch die vorliegende Ausführungsform kann der Betrieb des Elektromotors 12 auch dann, wenn bei dem Kühlbetrieb des Gebläses 14, 102 eine Anomalie aufgetreten ist, so fortgesetzt werden, dass es nicht zu einer Überhitzung kommt. Als Folge kann verhindert werden, dass die Tätigkeit, bei der der Elektromotor 12 verwendet wird, gänzlich angehalten wird, und kann der Betreiber eine Reparatur oder einen Austausch oder dergleichen des Gebläses 14, 102 unter Wahl eines die Arbeit nicht beeinträchtigenden Zeitpunkts nach eigenem Ermessen vornehmen.
Die oben beschriebene erste Temperaturdetektionseinheit 35 kann auch in einem beliebigen Bereich des Elektromotors 12 angeordnet werden. Es ist auch möglich, dass die erste Temperaturdetektionseinheit 35 weggelassen wird und die Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit 76, 112 als Betriebsinformation des Elektromotors 12 anstelle der oben genannten Temperatur T₁ eine Rückmeldung (einen Rückkopplungsstrom, ein Lastmoment oder dergleichen) des Elektromotors 12 erlangt.
In diesem Fall bestimmt die Steuervorrichtung 20, 110 in Schritt S8 unter Bezugnahme auf die erlangte Rückmeldung und einen Schwellenwert ζ, ob der Betrieb des Elektromotors 12 normal ist oder nicht (das heißt, ob es zu einem Überhitzungszustand gekommen ist oder nicht).
Dieser Schwellenwert ζ kann als Rückmeldung, die von dem Elektromotor 12 gesendet wird, wenn der Elektromotor 12 in einen Überhitzungszustand gelangt ist, festgelegt werden. In diesem Fall erlangt die Steuervorrichtung 20, 110 in Schritt S10 und S22 erste Daten 12 und zweite Daten auf Basis der Rückmeldung des Elektromotors.
Die Stromquelle 18 braucht keine Netzwechselstromquelle zu sein, sondern kann zum Beispiel auch eine Stromquelle mit eingebautem Inverter, bei der eine Steuerung der Frequenz möglich ist, sein.
Bei den obigen Ausführungsformen wurde ein Fall erklärt, bei dem die Warnungsausgabeeinheit 16 von der Steuervorrichtung 20 gesondert ausgebildet ist, doch kann die Warnungsausgabeeinheit 16 auch in die Steuervorrichtung 20 eingebaut sein. In diesem Fall weist die Steuervorrichtung 20 eine Anzeigeeinheit oder einen Lautsprecher auf.
Die Steuervorrichtung 20, 110 kann nach Schritt S23 in 5 die Ausgangsleistung (den Stromwertbefehl I) des Elektromotors 12 auch erhöhen. Außerdem kann die Steuervorrichtung 20, 110 anstelle des Stromwertbefehls I auch einen Spannungswertbefehl oder einen Leistungswertbefehl an den Elektromotor 12 senden. In diesem Fall verringert die Steuervorrichtung 20, 110 in Schritt S21 in 5 den Spannungswertbefehl oder den Leistungswertbefehl.
Außerdem wurde bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Fall besprochen, bei dem das Gebläse 14 in der Achsenrichtung des Stators 24 und des Rotors 22 des Elektromotors 12 hinten im Inneren der hinteren Abdeckung 32 eingerichtet ist.
Es besteht jedoch keine Beschränkung darauf; solange das Gebläse 14 den Elektromotor 12 kühlen kann, kann es an einer beliebigen Stelle angeordnet werden. Außerdem ist das Gebläse 14 nicht auf das in 3 gezeigte Axialströmungsgebläse beschränkt; solange ein Luftstrom erzeugt werden kann, kann ein Gebläse von einer beliebigen Art wie etwa ein Zentrifugalgebläse oder dergleichen angewendet werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde durch Ausführungsformen erklärt, doch beschränken die oben beschriebenen Ausführungsformen die Erfindung nach den Patentansprüchen nicht.

Claims

Steuervorrichtung (20) für einen Elektromotor (12), bei dem ein Gebläse (14) eingerichtet ist, umfassend: eine Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit, die eine Kühlbetriebsinformation des Gebläses erlangt; eine Kühlbetriebsbestimmungseinheit (78), die bestimmt, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Kühlbetrieb zeigt oder nicht; eine Betriebsinformationserlangungseinheit (80), die eine Betriebsinformation des Elektromotors erlangt; und eine Betriebssteuereinheit (82), die den Betrieb des Elektromotors unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, steuert, wenn bestimmt wurde, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Warnsignalerzeugungseinheit (84), die ein Warnsignal erzeugt, das eine Anomalie des Kühlbetriebs des Gebläses meldet, wenn bestimmt wurde, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit als Kühlbetriebsinformation eine Drehzahl des Gebläses (102) von einer Umdrehungsdetektionseinheit (104), die diese Drehzahl detektiert, erlangt, wobei die Kühlbetriebsbestimmungseinheit bestimmt, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt, wenn die Drehzahl des Gebläses höchstens einen im Voraus festgelegten Schwellenwert beträgt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühlbetriebsinformationserlangungseinheit als Kühlbetriebsinformation eine Temperatur des Gebläses (102) von einer Temperaturdetektionseinheit (56), die diese Temperatur detektiert, erlangt, wobei die Kühlbetriebsbestimmungseinheit bestimmt, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt, wenn die Temperatur des Gebläses wenigstens einen im Voraus festgelegten Schwellenwert beträgt.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Betriebsbestimmungseinheit (86), die bestimmt, ob die Betriebsinformation einen normalen Betrieb des Elektromotors zeigt oder nicht, wobei die Betriebssteuereinheit den Betrieb des Elektromotors anhält, wenn bestimmt wurde, dass die Betriebsinformation keinen normalen Betrieb des Elektromotors zeigt.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Betriebsinformationserlangungseinheit als Betriebsinformation eine Temperatur des Elektromotors von einer Temperaturdetektionseinheit (35), die diese Temperatur detektiert, erlangt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Betriebssteuereinheit den Betrieb des Elektromotors so steuert, dass die Temperatur des Elektromotors eine im Voraus festgelegte Sättigungstemperatur nicht übersteigt.
Elektromotorsystem (10), umfassend: einen Elektromotor (12), bei dem ein Gebläse (14) eingerichtet ist; und eine Steuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die den Betrieb des Elektromotors steuert.
Verfahren zur Steuerung eines Elektromotors (12), bei dem ein Gebläse (14) eingerichtet ist, umfassend: Erlangen einer Kühlbetriebsinformation des Elektromotors; Bestimmen, ob die Kühlbetriebsinformation einen normalen Betrieb zeigt oder nicht; Erlangen einer Betriebsinformation des Elektromotors; und Steuern des Betriebs des Elektromotors unter Bezugnahme auf die Betriebsinformation auf einen Zustand, in dem eine Überhitzung verhindert wird, wenn bestimmt wurde, dass die Kühlbetriebsinformation keinen normalen Kühlbetrieb zeigt.