JP2006320125A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータおよびモータ制御装置のおかれた環境（周囲温度）に応じて適切な過負荷保護を行うことにより、モータ性能を最大限に利用できるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置またはモータに温度検出器８と、モータ電流指令５０の絶対値の積算値が過負荷保護設定値５４を超えたときにインバータ２を停止しモータ電流を遮断する過負荷保護手段１０を備え、温度検出器８により検出された周囲温度５６に応じて過負荷保護設定値５４を切り替えることを特徴とするモータ制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体制御装置、産業用ロボットや工作機械等に使用されるモータ制御装置に関する。

制御用モータは、用途の多様化により様々な条件下で使用され、近年のさらなる小型化の要求によりモータの性能限界近くで運転されることも少なくない。これに伴い保護機能の充実、高信頼性確保の需要が高まっている。

従来のモータ制御装置では、インバータの電流素子や回生抵抗器、またはモータ巻線等の保護対象の温度をサーミスタ等の温度検出器で検出し、その検出温度が予め設定された温度以上の時にインバータを停止することにより過負荷保護を行うのが一般的である。しかし、電流素子等の保護対象と温度検出器の設置状態によっては、熱伝導に時間がかかり急速な温度上昇に対して保護することができない。

一方、急速な温度上昇に対して保護できるものとして、温度検出器を用いずに電流指令や出力電流の積算値が予め設定された閾値を超えた時にインバータを停止することにより過負荷保護を行うものがあるが、使用する環境での周囲温度が低い場合には過負荷保護設定が保守的となり、モータの性能を十分に発揮することができない（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−５６５５７号公報

モータおよびモータ制御装置は、使用環境（周囲温度）によって過負荷特性が変化するものであり、従来のように周囲温度が高い場合を想定して過負荷保護を設定すると、周囲温度が低い環境下で運転するときにはモータの性能を十分に利用することができないという問題があった。

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、モータおよびモータ制御装置の運転環境に応じて適切な過負荷保護を設定し、モータの性能を最大限に利用できるモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、モータ制御装置またはモータの周囲温度を検出する温度検出器を備え、検出された温度に応じて過負荷保護設定値を変化させることにより、電流素子やモータ巻線等の保護対象の温度を直接測定することなく、モータ制御装置やモータの過負荷保護を行い、モータの性能を最大限に利用するものである。

本発明のモータ制御装置によれば、モータ制御装置内部またはモータ内部およびその周囲温度を検出して、過負荷保護設定値を適切に設定することにより使用条件に応じた過負荷保護を可能としながらモータの性能を最大限に利用することができる。

また、回生過負荷保護設定値を適切設定することにより、回生抵抗の温度上昇からモータ制御装置を保護しながらモータの性能を最大限に利用することができる。

さらに、温度検出器は電流素子やモータ巻線に直付けする必要がないため、設置が容易である。

モータ制御装置の近傍、もしくはモータ制御装置内部に設置された温度検出器と、モータ電流指令の積算値が過負荷保護設定値を超えたときに電流の印加を停止する過負荷保護手段を備え、前記温度検出器により検出された温度に応じて過負荷保護設定値を切り替える。さらに、回生指令の積算値が過電流保護設定値を超えたときに電流の印加を停止する回生過負荷保護手段を備え、前記温度検出器により検出された温度に応じて回生過負荷保護設定値を切り替える。

実施例１のモータ制御装置は請求項１の一実施例であり、図１において、制御回路３はモータ１への電流指令５０を生成し、インバータ２により電流指令５０に応じたモータ電流を制御する。

過負荷保護手段１０は、コンパレータ５ａと電流指令絶対積算回路６ａとセレクタ７ａと温度検出器８で構成される。電流指令５０は電流指令絶対積算回路６ａで電流指令の絶対値を積算され、電流指令積算値５３ａを算出する。

モータ制御装置内部もしくはその周辺の局所的な温度上昇の影響を受けにくい場所に設置された温度検出器８により検出されたモータ制御装置の周囲温度５６に応じて、セレクタ７ａで過負荷保護設定値５４を切り替える。過負荷保護設定値５４は周囲温度５６に応じてインバータの電流素子を保護できる値に設定されており、周囲温度５６が高いほど低い値となる。セレクタ７ａは例えば過負荷保護設定値をＬとして、次式のようにＴ＜Ｔａのとき、Ｌ＝Ｌａ、Ｔａ≦Ｔ＜Ｔｂのとき、Ｌ＝Ｌｂ、Ｔｂ≦Ｔのとき、Ｌ＝Ｌｃ構成され、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃである。

ただし、Ｌａ：過負荷保護設定値ａ、Ｌｂ：過負荷保護設定値ｂ、Ｌｃ：過負荷保護設定値ｃ、Ｔ：周囲温度、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ：定数（Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）とする。

コンパレータ５ａで電流指令積算値５３ａと過負荷保護設定値５４を比較し、電流指令積算値５３ａが過負荷保護設定値５４よりも大きな値となれば、制御回路３によりインバータ２を停止し、モータ制御装置の過負荷保護を行う。

実施例２のモータ制御装置は請求項２の一実施例であり、図２において、制御回路３はモータの減速等により発生する回生エネルギーを回生抵抗器４で消費させるための回生指令５１を出力し、回生指令５１に応じてインバータ２により回生抵抗器４に回生電流を印加する。

回生過負荷保護手段１１は、コンパレータ５ｂと回生指令積算回路６ｂとセレクタ７ｂと温度検出器８で構成される。回生指令５１は回生指令積算回路６ｂで積算され、回生指令積算値５３ｂを算出する。

モータ制御装置内部もしくはその周辺の局所的な温度上昇の影響を受けにくい場所に設置された温度検出器８により検出されたモータ制御装置の周囲温度５６に応じて、セレクタ７ｂで回生過負荷保護設定値５５を切り替える。回生過負荷保護設定値５５は周囲温度５６に応じて回生抵抗器が許容温度内となる値に設定されており、周囲温度５６が高いほど低い値となる。セレクタ７ｂは、例えば実施例１のセレクタ７ａのように構成される。

コンパレータ５ｂで回生指令積算値５３ｂと回生過負荷保護設定値５５を比較し、回生指令積算値５３ｂが回生過負荷保護設定値５５よりも大きな値となれば、制御回路３によりインバータ２を停止し、モータ制御装置の回生過負荷保護を行う。

実施例３のモータ制御装置は請求項３の一実施例であり、図１において、実施例１と異なるのは温度検出器８の設置場所が、モータ制御装置内部またはその周辺から、モータ内部またはその周辺に変わった点であり、検出後の処理は実施例と同様である。

モータ１もしくはその周辺の局所的な温度上昇の影響を受けにくい場所に設置された温度検出器８により検出されたモータの周囲温度５６に応じて、セレクタ７ａで過負荷保護設定値５４を切り替える。過負荷保護設定値５４は周囲温度５６に応じてモータ巻線を保護できる値に設定されており、周囲温度５６が高いほど低い値となる。

コンパレータ５ａで電流指令積算値５３ａと過負荷保護設定値５４を比較し、電流指令積算値５３ａが過負荷保護設定値５４よりも大きな値となれば、制御回路３によりインバータ２を停止し、モータ巻線の過負荷保護を行う。

なお、実施例１から実施例３において、温度検出器８はサーマルスイッチのように一定の温度を検出するものでも、サーミスタのように連続的に温度を検出できるものでもよく、サーミスタのように連続的に観測できるものを使用した場合は、図３に示すように過負荷保護算出手段９として温度の関数を与えることができる。例えば、過負荷保護設定値をＬとして次のような一次関数を与えてもよく、Ｌ＝ｆ（Ｔ）＝ａ×Ｔ＋ｂとし、ａ，ｂ：定数（ａ＜０，ｂ＞０）とする。

また、実施例１と実施例２もしくは、実施例２と実施例３を組み合わせて、複数の過負荷保護を同時に行ってもよい。

このように、本発明のモータ制御装置によれば検出温度に応じて過負荷保護値または回生過負荷保護設定値を切り替えるため、モータの性能を最大限に利用することができる。

本発明のモータ制御装置は、用途や環境によって様々な温度環境化で使用されるものに有用である。

本発明の実施例１、３におけるモータ制御装置の要部ブロック図 本発明の実施例２におけるモータ制御装置の要部ブロック図 本発明の過負荷保護算出における温度関数を説明する図

符号の説明

１ モータ
２ インバータ
３ 制御回路
４ 回生抵抗器
５ａ，５ｂ，５ｃ コンパレータ
６ａ 電流指令絶対積算回路
６ｂ 回生指令積算回路
７ａ，７ｂ セレクタ
８ 温度検出器
９ 過負荷保護算出手段
１０ 過負荷保護手段
１１ 回生過負荷保護手段
５０ 電流指令
５１ 回生指令
５２ａ 過負荷保護信号
５２ｂ 回生過負荷保護信号
５３ａ 電流指令積算値
５３ｂ 回生指令積算値
５４，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ 過負荷保護設定値
５５，５５ａ，５５ｂ，５５ｃ 回生過負荷保護設定値
５６ 周囲温度

Claims (3)

1. モータ制御装置の近傍、もしくはモータ制御装置内部に設置された温度検出器と、モータ電流指令の積算値が過負荷保護設定値を超えたときに電流の印加を停止する過負荷保護手段を備え、前記温度検出器により検出された温度に応じて過負荷保護設定値を切り替えることを特徴とするモータ制御装置。
2. モータ制御装置の近傍、もしくはモータ制御装置内部に設置された温度検出器と、回生指令の積算値が過電流保護設定値を超えたときに電流の印加を停止する回生過負荷保護手段を備え、前記温度検出器により検出された温度に応じて回生過負荷保護設定値を切り替えることを特徴とするモータ制御装置。
3. モータの近傍、もしくはモータ内部に設置された温度検出器を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。

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