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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Motortemperatur eines Elektromotors, eine Messvorrichtung, eine Elektromotoranordnung, einen Stellantrieb und die Verwendung einer bestromten Motorwicklung.
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Zur Bestimmung der Motortemperatur eines Elektromotors ist es beispielsweise bekannt, einen Temperatursensor zu verwenden und diesen in oder nahe der Motorwicklung des Elektromotors zu platzieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Möglichkeit zur Bestimmung der Motortemperatur eines Elektromotors bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird zunächst ein Verfahren zur Bestimmung einer Motortemperatur eines Elektromotors vorgeschlagen, das die Mittel und Merkmale des unabhängigen, auf ein derartiges Verfahren gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung einer Motortemperatur eines Elektromotors vorgeschlagen, bei dem die Motortemperatur aus einem Motorstrom abgeleitet wird, der durch eine Motorwicklung des Elektromotors fließt. Die Motortemperatur kann somit indirekt über den durch die Motorwicklung fließenden Motorstrom bestimmt werden. Auf einen separaten Temperatursensor, der nahe der oder in der Motorwicklung platziert werden müsste, kann somit verzichtet werden.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Motortemperatur aus einem Motorstrom abgeleitet wird, der bei vorgegebener Motorspannung durch die Motorwicklung fließt.
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Insbesondere dann, wenn die Motortemperatur eines Elektromotors eines Stellantriebs bestimmt werden soll, der ein nichthemmendes Getriebe aufweist, so dass der Motor für ein Abbremsen auf Stillstand verwendet wird, kann es vorteilhaft sein, wenn die Motortemperatur aus einem Motorstrom abgeleitet wird, der beim motorischen Abbremsen des Elektromotors durch die Motorwicklung fließt.
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Ferner kann die Motortemperatur aus einem Motorstrom abgeleitet werden, der im Stillstand des Elektromotors und/oder beim Aufbringen eines Haltemoments durch die Motorwicklung fließt.
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Bei Elektromotoren, die zum Abbremsen und/oder Halten auf Stillstand verwendet werden, kann aus dem Motorstrom, der sich bei einer vorgegebenen Motorspannung einstellt, der elektrische Widerstand der Motorwicklung bestimmt werden. Wenn die Motorwicklung einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist, kann aus dem ermittelten elektrischen Widerstand Rückschluss auf die Motortemperatur gezogen werden. Dies kann beispielsweise unter Berücksichtigung hinterlegter Vergleichswerte erfolgen.
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Für die Durchführung des Verfahrens ist es somit vorteilhaft, wenn die Motorwicklung einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist. So ist es möglich, dass bei vorgegebener Motorspannung aufgrund der Temperaturvariabilität des elektrischen Widerstandes der Motorwicklung unterschiedliche Motorströme messbar sind. Somit sind letztendlich auch die messbaren Motorströme abhängig von der Temperatur der Motorwicklung und damit abhängig von der Motortemperatur des Elektromotors. Auf diese Weise ist es möglich, über den sich temperaturabhängig ändernden Widerstand der Motorwicklung und dem bei vorgegebener Motorspannung messbaren Motorstrom auf die Motortemperatur rückzuschließen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Messvorrichtung zur Bestimmung einer Motortemperatur eines Elektromotors vorgeschlagen, die die Mittel und Merkmale des unabhängigen, auf eine derartige Messvorrichtung gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere eine Messvorrichtung zur Bestimmung einer Motortemperatur eines Elektromotors vorgeschlagen, die eine Stromstärkemessvorrichtung aufweist und die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der auf ein Verfahren zur Bestimmung einer Motortemperatur gerichteten Ansprüche eingerichtet ist. Die Stromstärkemessvorrichtung kann ein Amperemeter und/oder ein Multimeter umfassen bzw. als Amperemeter und/oder Multimeter ausgebildet sein.
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Zur Lösung der Aufgabe wird schließlich auch eine Elektromotoranordnung mit den Mitteln und Merkmalen des unabhängigen, auf eine Elektromotoranordnung gerichteten Anspruchs vorgeschlagen. Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere eine Elektromotoranordnung mit zumindest einem Elektromotor und mit zumindest einer Messvorrichtung nach dem unabhängigen, auf eine derartige Messvorrichtung gerichteten Anspruch vorgeschlagen.
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Bei einer Ausführungsform der Elektromotoranordnung weist die Elektromotoranordnung, insbesondere der Elektromotor, keinen separaten Temperatursensor auf. Die Bestimmung der Motortemperatur kann bei dieser Ausführungsform der Elektromotoranordnung ausschließlich mithilfe der zuvor erwähnten Messvorrichtung und dem vorher bereits erläuterten Verfahren vorgenommen werden.
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Die Elektromotoranordnung kann ferner eine Steuereinheit aufweisen, die zur temperaturabhängigen Abschaltung des zumindest einen Elektromotors eingerichtet ist. So ist es möglich, den Elektromotor bei drohender Überhitzung abzuschalten. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor durch die Steuereinheit abgeschaltet wird, wenn eine definierte Grenztemperatur erreicht oder überschritten ist.
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Der zumindest eine Elektromotor der Elektromotoranordnung kann ein Servomotor sein. Zweckmäßig ist es, wenn die Motorwicklung des zumindest einen Elektromotors einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist. Dies begünstigt die Eignung der Elektromotoranordnung bei der Durchführung des bereits zuvor erläuterten Verfahrens.
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Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Stellantrieb mit einer Elektromotoranordnung nach einem der auf eine Elektromotoranordnung gerichteten Ansprüche vorgeschlagen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird schließlich auch eine Verwendung einer bestromten Motorwicklung eines Elektromotors zur zumindest mittelbaren Bestimmung der Motortemperatur des Elektromotors vorgeschlagen. Dabei kann zumindest ein Teil der Motorwicklung zur Bestimmung der Motortemperatur als Thermistor verwendet werden.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder in Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale des Ausführungsbeispiels. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
- 1 ein Stellantrieb mit einer Motoranordnung, die eine Messvorrichtung und einen Elektromotor umfasst, die zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens eingerichtet sind,
- 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens, wobei in dem Diagramm eine Drehzahl n des Elektromotors über die Zeit t aufgetragen ist, sowie
- 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform des Verfahrens zur Bestimmung einer Motortemperatur eines Elektromotors.
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1 zeigt einen im Ganzen mit 1 bezeichneten Stellantrieb. Der Stellantrieb 1 umfasst eine Elektromotoranordnung 2. Die Elektromotoranordnung 2 weist einen Elektromotor 3 und eine Messvorrichtung 4 auf, mit der die Motortemperatur des Elektromotors 3 bestimmt werden kann. Der Elektromotor 3 der Elektromotoranordnung 2 ist ein Servomotor und weist zumindest einen Magneten 8 auf, der an einer Motorwelle 9 des Elektromotors 3 angeordnet ist.
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Die Messvorrichtung 4 ist zur Bestimmung der Motortemperatur des Elektromotors 3 eingerichtet. Sie weist zu diesem Zweck eine Stromstärkemessvorrichtung 5 auf. Diese umfasst ein Amperemeter und/oder ein Multimeter. Die Messvorrichtung 4 ist zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
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Hierbei ist vorgesehen, dass die Motortemperatur des Elektromotors 3 aus einem Motorstrom abgeleitet wird, der durch eine Motorwicklung 5 des Elektromotors 4 fließt.
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Die Motortemperatur wird aus einem Motorstrom abgeleitet, der bei vorgegebener Motorspannung V durch die Motorwicklung 5 fließt.
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Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Motortemperatur aus einem Motorstrom abgeleitet wird, der im Stillstand des Elektromotors 3 und beim Aufbringen eines Haltemoments durch die Motorwicklung 5 des Elektromotors 3 fließt.
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Dies ist auch in 2 veranschaulicht. Im Zeitintervall t1 bis t2 wird der Elektromotor 3 bis zum Stillstand abgebremst. Während ein Haltemoment aufgebracht wird, erfolgt die Temperaturmessung mithilfe der Messvorrichtung 4. Bei vorgegebener Motorspannung V wird hierbei der Motorstrom bestimmt, der im Stillstand des Elektromotors 3 durch die Motorwicklung 5 des Elektromotors 3 fließt. Ab dem Zeitpunkt t3 wird gemäß dem Diagramm aus 2 der Elektromotor 3 wieder beschleunigt.
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Mit dem schraffiert dargestellten Feld in dem Diagramm gemäß 2 wird somit die zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 durchgeführte Bestimmung der Motortemperatur des Elektromotors 3 veranschaulicht. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass die Motorwicklung 5 einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist. So ist es möglich, gegebenenfalls unter Rückgriff auf Erfahrungswerte, aus dem mithilfe der Messvorrichtung 4 messbaren Motorstrom bei vorgegebener Spannung V den elektrischen Widerstand der Motorwicklung 5, daraus die Temperatur der Motorwicklung 5 und damit die Temperatur des Elektromotors 3 zu bestimmen.
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Zur Bestimmung der Motortemperatur des Elektromotors 3 wird somit die bestromte Motorwicklung 5 des Elektromotors 3 verwendet. Zumindest ein Teil der Motorwicklung 5 kann dabei zur Bestimmung der Motortemperatur wie ein oder als Thermistor, also als temperaturabhängiger elektrischer Widerstand verwendet werden.
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Das Ablaufdiagramm gemäß 3 veranschaulicht zwei Varianten des Verfahrens. Hierbei wird zunächst die Drehzahl des Elektromotors 3 bestimmt. Hierzu kann ein Drehzahlmesser, 6, insbesondere ein Drehgeber der Elektromotoranordnung 2 verwendet werden. Der Drehzahlmesser 6 kann die Drehzahl der Motorwelle 9 des Elektromotors 3 bestimmen. Ist die Drehzahl Null oder nahezu Null erfolgt die Temperaturmessung. Hierfür wird der Motorstrom und aus dem Motorstrom der elektrische Widerstand der Motorwicklung 5 bestimmt. Aus dem Widerstand der Motorwicklung 5 lässt sich ein Temperaturwert ableiten und beispielsweise ein den Temperaturwert repräsentierendes Signal ausgeben. Das Signal kann von einer Steuereinheit 7 der Elektromotoranordnung 2 zur temperaturabhängigen Abschaltung des Elektromotors 3 verwendet werden. Wird eine Motortemperatur ermittelt, die einen Temperatur-Grenzwert erreicht oder überschreitet, kann die Steuereinheit 7 die temperaturabhängige Abschaltung des Elektromotors 3 vornehmen.
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Die Erfindung befasst sich unter anderem mit einem Verfahren zur Bestimmung einer Motortemperatur eines Elektromotors 3. Hierbei ist vorgesehen, die Motortemperatur aus einem Motorstrom abzuleiten, der durch eine Motorwicklung 5 des Elektromotors 4 fließt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellantrieb
- 2
- Elektromotoranordnung
- 3
- Elektromotor
- 4
- Messvorrichtung
- 5
- Motorwicklung
- 6
- Drehzahlmesser
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Magnet
- 9
- Motorwelle
