JP2021035280A

JP2021035280A - Diagnostic system and electric actuator

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Publication number: JP2021035280A
Application number: JP2019156397A
Authority: JP
Inventors: 浩昭成田; Hiroaki Narita
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-03-01

Abstract

To provide a diagnostic system which enables diagnosis of a state of a motor, and to provide an electric actuator including the diagnostic system.SOLUTION: A diagnostic system (70) includes: a measuring circuit (71) which measures temperatures of winding wires (U, V, W) of a motor (10); and a diagnostic circuit (72) which diagnoses a state of the motor based on measurement values of the temperatures of the winding wires measured by the measuring circuit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、診断装置および電動アクチュエータに関し、特にモータまたはモータを備えた電動アクチュエータの診断装置およびその診断装置を備えた電動アクチュエータに関する。 The present invention relates to a diagnostic device and an electric actuator, and more particularly to a motor or a diagnostic device of an electric actuator including the motor and an electric actuator including the diagnostic device.

電動アクチュエータは、駆動装置となるモータの回転に応じて、出力機構を機械的に変位させる装置であり、様々な分野で利用されている。例えば、特許文献１には、ボール弁等のロータリ式の調節弁の弁軸を操作する電動アクチュエータが開示されている。この電動アクチュエータでは、バルブの弁体に連結された回転軸にモータの回転をギアその他の伝達機構を介して伝達して、この回転軸を回動させるとともに、回転軸の回転方向の機械的変位、すなわち回転角を、可変抵抗器から成るポテンショメータなどの位置センサによって検出し、その検出結果に基づいて回転軸の操作量を決定している。 The electric actuator is a device that mechanically displaces the output mechanism according to the rotation of the motor serving as the driving device, and is used in various fields. For example, Patent Document 1 discloses an electric actuator that operates a valve shaft of a rotary type control valve such as a ball valve. In this electric actuator, the rotation of the motor is transmitted to the rotating shaft connected to the valve body of the valve via a gear or other transmission mechanism to rotate the rotating shaft and mechanically displace the rotating shaft in the rotational direction. That is, the rotation angle is detected by a position sensor such as a potentiometer composed of a variable resistor, and the operation amount of the rotation shaft is determined based on the detection result.

また、特許文献２には、モータを用いたアクチュエータにおいて、モータの巻線の温度推定し、推定した温度が閾値を超えると電流を遮断して、モータの発熱を回避するモータ温度保護の技術が開示されている。 Further, Patent Document 2 describes a motor temperature protection technique for estimating the temperature of the winding of a motor in an actuator using a motor and interrupting the current when the estimated temperature exceeds a threshold value to avoid heat generation of the motor. It is disclosed.

特開２０１１−７４９３５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-74935 特開平６−１５３３８１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-153381

ところで、電動アクチュエータは、定期的に点検および保守が行われるとしても、実際に不具合が生じたときには、作業員が現場に赴き、しばしばその不具合の原因を特定する作業から始めなければならず、その負担は小さくない。また、原因の特定や修理のために、電動アクチュエータのみならず、その電動アクチュエータを含むシステム全体の使用を臨時に中止しなければならないこともある。このようなシステムの使用中止を回避するとともに、点検・修理の負担を軽減することは、人手不足の問題を抱える中で、緊急の課題ともいえる。このような課題を解決する手段として、電動アクチュエータの故障診断を不具合が発生する前から適宜行うことが有効であると考えられる。 By the way, even if the electric actuator is regularly inspected and maintained, when a defect actually occurs, a worker must go to the site and often start from the work of identifying the cause of the defect. The burden is not small. In addition, in order to identify the cause and repair, it may be necessary to temporarily stop using not only the electric actuator but also the entire system including the electric actuator. Avoiding the discontinuation of use of such a system and reducing the burden of inspection and repair can be said to be an urgent issue in the face of the problem of labor shortage. As a means for solving such a problem, it is considered effective to appropriately diagnose the failure of the electric actuator before the failure occurs.

しかしながら、従来の電動アクチュエータにおいて、モータ等の故障診断を行っているものはない。そのため、使用中の電動アクチュエータに実際に不具合が生じた場合には、その対応に手間がかかっていた。 However, none of the conventional electric actuators perform failure diagnosis of a motor or the like. Therefore, when a problem actually occurs in the electric actuator in use, it takes time and effort to deal with it.

そこで、本発明は、電動アクチュエータにおいてモータの状態の診断を可能とする診断装置およびこの診断装置を備えた電動アクチュエータを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a diagnostic device capable of diagnosing the state of a motor in an electric actuator and an electric actuator provided with the diagnostic device.

上述した目的を達成するために、本発明に係る診断装置は、モータ（１０）の巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の温度を測定する測定回路（７１）と、前記測定回路によって測定された前記巻線の温度の測定値に基づいて前記モータの状態を診断する診断回路（７２）とを備える。 In order to achieve the above-mentioned object, the diagnostic apparatus according to the present invention is measured by a measuring circuit (71) for measuring the temperature of the windings (U, V, W) of the motor (10) and the measuring circuit. A diagnostic circuit (72) for diagnosing the state of the motor based on the measured value of the temperature of the winding is provided.

本発明の一実施の形態に係る診断装置において、前記診断回路（７２）は、前記巻線の温度の測定値が所定の範囲内にあるときは、前記モータは第１の状態にあると判断し、前記巻線の電気的特性の測定値が所定の範囲内にないときは、前記モータは第２の状態にあると判断する。 In the diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention, the diagnostic circuit (72) determines that the motor is in the first state when the measured value of the temperature of the winding is within a predetermined range. However, when the measured value of the electrical characteristics of the winding is not within the predetermined range, it is determined that the motor is in the second state.

また、本発明の一実施の形態に係る診断装置において、前記測定回路（７１）は、前記巻線に流れる電流と、前記巻線に印加される電圧と、前記モータの回転を表す量とに基づいて前記巻線の温度を算出する演算装置（７０１）を有する。 Further, in the diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention, the measurement circuit (71) has a current flowing through the winding, a voltage applied to the winding, and an amount representing the rotation of the motor. It has an arithmetic unit (701) that calculates the temperature of the winding based on the above.

また、本発明の一実施の形態に係る診断装置は、前記測定回路によって測定された前記巻線の温度の測定値を出力データとして外部に出力する出力回路（７５、７６）をさらに備える。 Further, the diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention further includes an output circuit (75, 76) that outputs the measured value of the temperature of the winding measured by the measuring circuit to the outside as output data.

また、本発明の一実施の形態に係る診断装置において、前記出力回路（７５、７６）は、前記測定回路（７１）によって測定された前記巻線の温度の測定値の時系列データを出力データとして外部に出力する。 Further, in the diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention, the output circuit (75, 76) outputs time-series data of the measured value of the temperature of the winding measured by the measurement circuit (71). Is output to the outside as.

また、本発明の一実施の形態に係る診断装置は、無線通信により前記出力データを入出力することを可能にする無線通信インターフェース回路（７５）をさらに含む。 Further, the diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention further includes a wireless communication interface circuit (75) that enables input / output of the output data by wireless communication.

また、本発明の一実施の形態に係る診断装置は、前記出力データをネットワークを介して入出力するネットワーク・インターフェース回路（７６）をさらに含む。 Further, the diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention further includes a network interface circuit (76) that inputs / outputs the output data via a network.

また、本発明に係る電動アクチュエータは、複数の巻線を備えたモータ（１０）と、前記複数の巻線のうち選択された巻線に電流を供給する駆動回路（６０）と、前記モータの回転に応じて変位する出力機構（３０）と、前記複数の巻線のうち電流を供給する巻線を選択して前記駆動回路を制御する制御回路（５０）と、前記モータの診断を行う診断装置（７０）とを備え、前記診断装置は、上述したいずれかの診断装置である。 Further, the electric actuator according to the present invention includes a motor (10) having a plurality of windings, a drive circuit (60) for supplying a current to a winding selected from the plurality of windings, and the motor. An output mechanism (30) that displaces according to rotation, a control circuit (50) that controls a drive circuit by selecting a winding that supplies a current from the plurality of windings, and a diagnosis that diagnoses the motor. A device (70) is provided, and the diagnostic device is any of the above-mentioned diagnostic devices.

本発明の一実施の形態に係る電動アクチュエータにおいて、前記診断装置（７０）は、前記モータの前記複数の巻線のうち任意の巻線に電流が流れるように前記制御回路を介して前記駆動回路を制御する。 In the electric actuator according to the embodiment of the present invention, the diagnostic device (70) is a drive circuit via the control circuit so that a current flows through an arbitrary winding among the plurality of windings of the motor. To control.

また、本発明の一実施の形態に係る電動アクチュエータにおいて、前記モータ（１０）は、永久磁石（１１ｍ）を備えたロータ（１１）と、前記ロータの磁極と対向する位置に配設された前記複数の巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）とを有するブラシレス直流モータである。 Further, in the electric actuator according to the embodiment of the present invention, the motor (10) is arranged at a position facing a rotor (11) provided with a permanent magnet (11 m) and a magnetic pole of the rotor. A brushless DC motor having a plurality of windings (U, V, W).

本発明によれば、電動アクチュエータにおいてモータの状態の診断が可能となる。 According to the present invention, it is possible to diagnose the state of the motor in the electric actuator.

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータおよび診断装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electric actuator and a diagnostic device according to the first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータにおけるモータおよびその駆動回路の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a motor and a drive circuit thereof in the electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図３Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータにおけるモータの動作とホールセンサの関係を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the operation of the motor and the Hall sensor in the electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータにおけるホールセンサの出力の例を説明する図である。FIG. 3B is a diagram illustrating an example of the output of the Hall sensor in the electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータにおけるモータの動作とホールセンサの出力との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the operation of the motor and the output of the Hall sensor in the electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータの診断装置のハードウェア構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration of a diagnostic device for an electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図６は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータの診断の手順を説明するためのフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart for explaining a procedure for diagnosing the electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図７は、巻線を流れる電流と本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータの診断装置おけるしきい値との関係を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the current flowing through the winding and the threshold value in the diagnostic device of the electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図８は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る電動アクチュエータの診断における巻線抵抗の第１の測定方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for explaining a first measurement method of winding resistance in the diagnosis of the electric actuator according to the modified example of the first embodiment of the present invention. 図９は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る電動アクチュエータの診断における巻線抵抗の第２の測定方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for explaining a second measurement method of winding resistance in the diagnosis of the electric actuator according to the modified example of the first embodiment of the present invention. 図１０は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る電動アクチュエータの診断における巻線抵抗の第３の測定方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for explaining a third measurement method of winding resistance in the diagnosis of the electric actuator according to the modified example of the first embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータにおけるモータおよびその駆動回路の他の構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the motor and its drive circuit in the electric actuator according to the first embodiment of the present invention. 図１２は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る電動アクチュエータの診断における巻線抵抗の第４の測定方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart for explaining a fourth measurement method of winding resistance in the diagnosis of the electric actuator according to the modified example of the first embodiment of the present invention. 図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る電動アクチュエータおよび診断装置の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an electric actuator and a diagnostic device according to a second embodiment of the present invention. 図１４は、端末装置のハードウェア構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a hardware configuration of the terminal device. 図１５は、本発明の第３の実施の形態に係る電動アクチュエータおよび診断装置の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an electric actuator and a diagnostic device according to a third embodiment of the present invention.

以下に、本発明に係るモータの診断装置および電動アクチュエータの実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the motor diagnostic device and the electric actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータは、モータの巻線温度をモニターして故障診断を行う機能を備えている。 [First Embodiment]
The electric actuator according to the first embodiment of the present invention has a function of monitoring the winding temperature of the motor and performing a failure diagnosis.

［電動アクチュエータの構成］
図１に示すように、本実施の形態に係る電動アクチュエータ１００は、モータ１０と、モータ１０の回転を伝達する伝達機構となる減速機２０と、減速機２０を介して伝達されるモータ１０の回転に応じて軸線周りに回動する回転軸３０と、モータ１０の回転を制御する制御回路５０と、制御回路５０からの制御信号に基づいてモータ１０を回転させる駆動回路６０と、モータ１０の診断を行う診断装置７０とを備えている。このうち、モータ１０と、減速機２０と、回転軸３０の一部と、角度センサ４０と、制御回路５０と、駆動回路６０は、筐体８０の中に収容されている。また、後述する診断の結果を含め、各種情報を表示する表示装置９０が設けられている。表示装置９０としては、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）等を用いることができる。 [Structure of electric actuator]
As shown in FIG. 1, the electric actuator 100 according to the present embodiment includes a motor 10, a speed reducer 20 serving as a transmission mechanism for transmitting the rotation of the motor 10, and a motor 10 transmitted via the speed reducer 20. A rotating shaft 30 that rotates around an axis according to rotation, a control circuit 50 that controls the rotation of the motor 10, a drive circuit 60 that rotates the motor 10 based on a control signal from the control circuit 50, and a motor 10. It is provided with a diagnostic device 70 for performing diagnosis. Of these, the motor 10, the speed reducer 20, a part of the rotating shaft 30, the angle sensor 40, the control circuit 50, and the drive circuit 60 are housed in the housing 80. Further, a display device 90 for displaying various information including the result of diagnosis described later is provided. As the display device 90, for example, a liquid crystal display device (LCD) or the like can be used.

上述した構成要素のうち、モータ１０は、本実施の形態においては、三相のブラシレス直流モータである。図２に駆動回路６０とモータ１０との構成例を示し、図３Ａにモータ１０の構成例を示す。モータ１０は、モータ軸に直交する方向に分極した永久磁石１１ｍを有するロータ１１と、このロータ１１が軸線周りに回転する過程で永久磁石１１ｍの磁極と対向するように配置され、スター結線された３つの巻線Ｕ、Ｖ、Ｗとからなる。なお、図３Ａにおいてロータ１１の軸受等の構成要素は省略されている。 Among the above-mentioned components, the motor 10 is a three-phase brushless DC motor in the present embodiment. FIG. 2 shows a configuration example of the drive circuit 60 and the motor 10, and FIG. 3A shows a configuration example of the motor 10. The motor 10 is arranged with a rotor 11 having a permanent magnet 11 m polarized in a direction orthogonal to the motor axis, and the rotor 11 is arranged so as to face the magnetic pole of the permanent magnet 11 m in the process of rotating around the axis, and is star-connected. It consists of three windings U, V and W. In FIG. 3A, components such as bearings of the rotor 11 are omitted.

また、図３Ａに示すように、モータ１０には、３つのホールセンサＨＵ、ＨＶ、ＨＷが、モータ軸を中心に互いに１２０°間隔をあけて設けられている。例えば、図３Ａは、ロータ１１の永久磁石１１ｍによる磁界がＶ相のホールセンサＨＶの方向を向いている。このときの各ホールセンサから出力される信号は、図３Ｂに示すように、Ｖ相のホールセンサＨＶの信号が「Ｈ」レベルを示すのに対し、他の２相、すなわちＵ相とＷ相のホールセンサＨＵ、ＨＷの信号は、いずれも「Ｌ」レベルとなる。これらホールセンサＨＵ、ＨＶ、ＨＷの信号はロータ１１の回転にともなって変化することから、モータ１０の回転を検出するセンサとして機能する。 Further, as shown in FIG. 3A, the motor 10 is provided with three Hall sensors HU, HV, and HW at intervals of 120 ° about the motor shaft. For example, in FIG. 3A, the magnetic field generated by the permanent magnet 11m of the rotor 11 faces the direction of the V-phase Hall sensor HV. As shown in FIG. 3B, the signals output from each Hall sensor at this time show the "H" level of the V-phase Hall sensor HV signal, while the other two phases, that is, the U phase and the W phase. The signals of the Hall sensors HU and HW are both at the "L" level. Since the signals of these Hall sensors HU, HV, and HW change with the rotation of the rotor 11, they function as sensors for detecting the rotation of the motor 10.

一方、駆動回路６０は、図２に示すように、巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応して並列に設けられた３対のＭＯＳＦＥＴＱuu、Ｑul；Ｑvu、Ｑvl；Ｑwu、Ｑwlを備えている。各対のＭＯＳＦＥＴは、互いに直列に接続され、制御回路５０がこれらのＭＯＳＦＥＴを適宜オン／オフすることによって、モータ１０の３つの巻線Ｕ，Ｖ，Ｗのうち通電する相、すなわち巻線と、その電流の方向、すなわちその巻線によって生じる磁界の方向を切り替えることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the drive circuit 60 includes three pairs of MOSFETs Quu, Qul; Qvu, Qvl; Qwu, and Qwl provided in parallel corresponding to each phase of the windings U, V, and W. ing. Each pair of MOSFETs is connected in series with each other, and the control circuit 50 turns these MOSFETs on and off as appropriate, so that the energized phase of the three windings U, V, and W of the motor 10, that is, the winding , The direction of the current, i.e. the direction of the magnetic field generated by the winding, can be switched.

制御回路５０は、ホールセンサＨＵ、ＨＶ、ＨＷから出力される信号に応じて、駆動回路６０の上記のＭＯＳＦＥＴのオン／オフを切り替えて、図４に示すように、通電する相とその通電する方向を切り替え、６つの通電パターンを順次切り替えていくことによって回転磁界を生成して、モータ１０を回転させることができる。 The control circuit 50 switches on / off the above-mentioned MOSFET of the drive circuit 60 according to the signals output from the hall sensors HU, HV, and HW, and as shown in FIG. 4, the energized phase and its energized phase. By switching the direction and sequentially switching the six energization patterns, a rotating magnetic field can be generated to rotate the motor 10.

また、制御回路５０は、モータ１０の巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電状態、すなわち、ＭＯＳＦＥＴＱuu，Ｑul，Ｑvu，Ｑvl，Ｑwu，Ｑwlのオン／オフ状態を示す信号Ｓや、モータ１０の角速度ωを、後述する診断装置７０に出力する。モータ１０の角速度ωは、制御回路５０が、ホールセンサＨＵ、ＨＶ、ＨＷから出力される信号に基づいて算出することができる。 Further, the control circuit 50 includes a signal S indicating an energized state of the windings U, V, W of the motor 10, that is, an ON / OFF state of the MOSFETs Quu, Qul, Qvu, Qvl, Qwu, and Qwl, and an angular velocity of the motor 10. ω is output to the diagnostic device 70 described later. The angular velocity ω of the motor 10 can be calculated by the control circuit 50 based on the signals output from the hall sensors HU, HV, and HW.

ここで、モータ１０の巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電状態とは、３つの巻線Ｕ，Ｖ，Ｗのうち通電している２つの巻線の組み合わせを指し、例えば、図４に示すような「状態Ａ」、「状態Ｂ」、「状態Ｃ」がここでいう「通電状態」に該当する。
なお、三相のブラシレス直流モータの場合、電流の方向も考慮すると、６通りの通電状態を特定することもできるが、巻線温度を求める目的からすれば、電流の方向を考慮せずに、図４に示すような「状態Ａ」、「状態Ｂ」、「状態Ｃ」の３通りを特定できれば必要かつ十分である。 Here, the energized state of the windings U, V, W of the motor 10 refers to a combination of two energized windings among the three windings U, V, W, for example, as shown in FIG. The "state A", "state B", and "state C" correspond to the "energized state" here.
In the case of a three-phase brushless DC motor, six types of energization states can be specified by considering the direction of the current, but for the purpose of obtaining the winding temperature, the direction of the current is not considered. It is necessary and sufficient if the three types of "state A", "state B", and "state C" as shown in FIG. 4 can be specified.

また、制御回路５０は、目標角度θｓｐと角度センサ４０によって検出される回転軸３０の回転角度θptとの偏差に応じて操作量を決定し、駆動回路６０を動作させることによってモータ１０の回転を制御する。より具体的には、制御回路５０は、目標角度θｓｐと角度センサ４０によって検出される回転軸３０の回転角度θptとの偏差に応じて操作量ＯＡを決定し、駆動回路６０にこの操作量ＯＡに応じた駆動信号Ｄを与える。例えば、一般的な比例制御（Ｐ制御）の場合は、ＯＡ＝α（θsp−θpt）（ただし、αは比例定数）よって算出される。制御回路５０は、このようにして求められた操作量ＯＡとモータ１０の状態を表すホールセンサＨＵ、ＨＶ、ＨＷの信号とに基づいて、図２に示すような駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴをオン／オフさせる駆動信号Ｄを生成して出力する。 Further, the control circuit 50 determines the operation amount according to the deviation between the target angle θsp and the rotation angle θpt of the rotation shaft 30 detected by the angle sensor 40, and operates the drive circuit 60 to rotate the motor 10. Control. More specifically, the control circuit 50 determines the manipulated variable OA according to the deviation between the target angle θsp and the rotational angle θpt of the rotating shaft 30 detected by the angle sensor 40, and the drive circuit 60 determines the manipulated variable OA. The drive signal D corresponding to is given. For example, in the case of general proportional control (P control), it is calculated by OA = α (θsp−θpt) (where α is a proportionality constant). The control circuit 50 turns on the MOSFET of the drive circuit 60 as shown in FIG. 2 based on the operation amount OA obtained in this way and the signals of the hall sensors HU, HV, and HW representing the state of the motor 10. The drive signal D to be turned off is generated and output.

なお、上述した比例制御は、モータ１０または回転軸３０の回転角度の制御の一例にすぎず、本発明においては、例えば、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御の他、ニューラルネットワークモデルその他のモデルを用いたモデル制御など、どのような制御手法を用いていてもよい。 The proportional control described above is only an example of controlling the rotation angle of the motor 10 or the rotation shaft 30, and in the present invention, for example, in addition to PD control and PID control, a model using a neural network model or other model. Any control method such as control may be used.

減速機２０は、互いに組み合わされた複数のギアから構成されるが、チェーンやベルトを組み合わせた機構であってもよい。 The speed reducer 20 is composed of a plurality of gears combined with each other, but may be a mechanism in which a chain or a belt is combined.

回転軸３０は、剛性の高い金属等から形成された棒状の部材であり、一端が減速機２０の出力端に連結されるとともに、筐体８０にその軸線周りに回動可能に支持される。図示はしないが、回転軸３０の他端は、バルブの弁体その他、操作対象要素に連結される。 The rotating shaft 30 is a rod-shaped member made of a highly rigid metal or the like, one end of which is connected to the output end of the speed reducer 20, and is rotatably supported by the housing 80 around its axis. Although not shown, the other end of the rotating shaft 30 is connected to the valve body of the valve and other elements to be operated.

角度センサ４０は、回転軸３０の回転方向の機械的変位、すなわち回転角度を検出するセンサである。このような角度センサ４０は、回転軸３０の、任意の基準位置からの絶対的な回転角度を検出するアブソリュートセンサであることが望ましい。この角度センサ４０として、例えば、可変抵抗器から成るポテンショメータを用いることができる。 The angle sensor 40 is a sensor that detects the mechanical displacement of the rotation shaft 30 in the rotation direction, that is, the rotation angle. It is desirable that such an angle sensor 40 is an absolute sensor that detects the absolute rotation angle of the rotation shaft 30 from an arbitrary reference position. As the angle sensor 40, for example, a potentiometer composed of a variable resistor can be used.

［診断装置の構成］
診断装置７０は、図１に示すように、モータ１０の巻線の温度を測定する測定回路７１と、測定回路７１によって測定されたモータ１０の巻線の温度に基づいて、モータ１０の状態を診断する診断回路７２とを備えている。また、本実施の形態に係る電動アクチュエータ１００の診断装置７０においては、診断回路７２による診断結果のほか、測定回路７１によって測定されたモータ１０の巻線の温度を出力データとして外部に出力する出力回路７３をさらに備えている。 [Configuration of diagnostic equipment]
As shown in FIG. 1, the diagnostic apparatus 70 determines the state of the motor 10 based on the measurement circuit 71 for measuring the temperature of the winding of the motor 10 and the temperature of the winding of the motor 10 measured by the measurement circuit 71. It is provided with a diagnostic circuit 72 for diagnosing. Further, in the diagnostic apparatus 70 of the electric actuator 100 according to the present embodiment, in addition to the diagnostic result by the diagnostic circuit 72, the temperature of the winding of the motor 10 measured by the measurement circuit 71 is output as output data to the outside. The circuit 73 is further provided.

上述した診断装置７０のハードウェア構成の例を図５に示す。診断装置７０は、バス７０４を介して互いに通信可能に接続された演算装置７０１、メモリ７０２、Ｉ／Ｆ回路７０３を含むコンピュータと、このコンピュータにインストールされたコンピュータプログラムとから構成することができる。この場合、コンピュータを構成する各種ハードウェア資源がコンピュータプログラムにしたがって協働することにより、このコンピュータが後述する測定回路７１、診断回路７２、出力回路７３の機能を実現する。 An example of the hardware configuration of the diagnostic device 70 described above is shown in FIG. The diagnostic device 70 can be composed of a computer including an arithmetic unit 701, a memory 702, and an I / F circuit 703, which are communicably connected to each other via a bus 704, and a computer program installed in the computer. In this case, various hardware resources constituting the computer cooperate with each other according to the computer program, so that the computer realizes the functions of the measurement circuit 71, the diagnostic circuit 72, and the output circuit 73, which will be described later.

［測定回路による巻線の温度の測定と診断回路によるモータの診断の概要］
次に、測定回路７１による巻線の抵抗の測定と、それに続く診断回路７２によるモータの診断について図２、図４および図６を参照して説明する。 [Outline of measurement of winding temperature by measurement circuit and diagnosis of motor by diagnostic circuit]
Next, the measurement of the resistance of the winding by the measuring circuit 71 and the subsequent diagnosis of the motor by the diagnostic circuit 72 will be described with reference to FIGS. 2, 4 and 6.

巻線の温度は、モータに設けられた温度センサによって測定してもよいが、本実施の形態においては、巻線の抵抗値が巻線温度によって変化することを利用して、巻線の抵抗値から巻線温度を算出する形態について説明する。
前提として、工場出荷時におけるモータ１０の３つの巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの基準巻線抵抗値Ｒuref，Ｒvref，Ｒwrefと、これらの抵抗値を測定したときの巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの基準温度ｔref ［℃］は既知であるとする。 The temperature of the winding may be measured by a temperature sensor provided in the motor, but in the present embodiment, the resistance value of the winding is utilized by utilizing the fact that the resistance value of the winding changes depending on the winding temperature. A form of calculating the winding temperature from the value will be described.
As a premise, the reference winding resistance values Ruref, Rvref, Rwref of the three windings U, V, W of the motor 10 at the time of shipment from the factory, and the reference windings U, V, W when these resistance values are measured. It is assumed that the temperature tre [° C.] is known.

［測定回路による巻線の温度の測定（概要）］
本実施の形態において、診断装置７０、より具体的には測定回路７１は、図１に示すように、制御回路５０から入力される、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのオン／オフ状態を示す信号Ｓや、モータ１０の角速度ωに関する情報と、駆動回路６０から入力される電流および電圧に関する情報とに基づいて、各巻線の抵抗値を測定するものとする。しかしながら、他の形態として、測定回路７１が、モータ１０の３つの巻線Ｕ、Ｖ，Ｗのうち任意の２つ巻線に電流が流れるように制御回路５０を介して駆動回路６０を制御するようにしてもよい。 [Measurement of winding temperature by measurement circuit (overview)]
In the present embodiment, the diagnostic device 70, more specifically, the measurement circuit 71, has a signal S, which is input from the control circuit 50 and indicates an on / off state of the MOSFET of the drive circuit 60, as shown in FIG. , The resistance value of each winding shall be measured based on the information on the angular velocity ω of the motor 10 and the information on the current and voltage input from the drive circuit 60. However, as another embodiment, the measuring circuit 71 controls the drive circuit 60 via the control circuit 50 so that a current flows through any two of the three windings U, V, and W of the motor 10. You may do so.

図６に示すように、測定回路７１は、まず、モータ１０の巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの通電状態、すなわち、ＭＯＳＦＥＴＱuu、Ｑul；Ｑvu、Ｑvl；Ｑwu、Ｑwlのオン／オフ状態を示す信号Ｓと、駆動回路６０を介してモータ１０に印加される電圧Ｅａと、モータ１０の巻線に流れる電流Ｉとから、モータ１０のスター結線された巻線のうち直列に接続された２つの巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒv，Ｒvw＝Ｒv＋Ｒw，Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuを測定する（ステップＳ０１）。巻線の抵抗値Ｒuv，Ｒvw，Ｒwuの具体的な測定方法については後述する。 As shown in FIG. 6, the measurement circuit 71 first signals a signal indicating the energized state of the windings U, V, W of the motor 10, that is, the ON / OFF state of the MOSFETs Quu, Qul; Qvu, Qvl; Qwu, and Qwl. Two windings connected in series from the star-connected windings of the motor 10 from S, the voltage Ea applied to the motor 10 via the drive circuit 60, and the current I flowing through the windings of the motor 10. The wire resistance values Ruv = Ru + Rv, Rvw = Rv + Rw, and Rwu = Rw + Ru are measured (step S01). The specific measurement method of the winding resistance values Ruv, Rvw, and Rwu will be described later.

巻線の抵抗値Ｒuv，Ｒvw，Ｒwuと、基準巻線抵抗値Ｒuref，Ｒvref，Ｒwrefと、基準温度ｔref とから、抵抗値Ｒuv，Ｒvw，Ｒwuを測定したときの基準温度ｔref からの巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuの偏差Δｔを算出し（ステップＳ０２）、抵抗値Ｒuv，Ｒvw，Ｒwuを測定したときの巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuを算出する（ステップＳ０３）。 Winding temperature from the reference temperature tref when the resistance values Ruv, Rvw, Rwu are measured from the winding resistance values Ruv, Rvw, Rwu, the reference winding resistance values Ruref, Rvref, Rwref, and the reference temperature tref. The deviation Δt of tuv, tvw, and twu is calculated (step S02), and the winding temperatures tuv, tvw, and twu when the resistance values Ruv, Rvw, and Rwu are measured are calculated (step S03).

具体的には、駆動回路６０を構成するＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱvlとをオン状態とし、その他のＭＯＳＦＥＴをすべてオフ状態とした場合（図４に示す「状態Ａ」）については、次の式（１）および式（２）により巻線温度ｔuvを算出することができる。また、ＱvuとＱwlをオン状態とし、その他のＭＯＳＦＥＴを全てオフ状態した場合（同「状態Ｂ」）については、次の式（３）および式（４）により巻線温度ｔvwを算出することができる。また、ＱuuとＱwlをオン状態とし、その他のＭＯＳＦＥＴを全てオフ状態した場合（同「状態Ｃ」）については、次の式（５）および式（６）により、巻線温度ｔwuを算出することができる。ただし、式（１）、式（３）、式（５）において、Ｋは定数であり、巻線が銅線の場合はＫ＝２３４．５、アルミニウム電線の場合はＫ＝２２５である。 Specifically, among the MOSFETs constituting the drive circuit 60, when Quu and Qvl are turned on and all other MOSFETs are turned off (“state A” shown in FIG. 4), the following equation is used. The winding temperature tuv can be calculated by the formulas (1) and (2). When Qvu and Qwl are turned on and all other MOSFETs are turned off (“state B”), the winding temperature tvw can be calculated by the following equations (3) and (4). it can. When Quu and Qwl are turned on and all other MOSFETs are turned off (“state C”), the winding temperature twu is calculated by the following equations (5) and (6). Can be done. However, in the formulas (1), (3), and (5), K is a constant, K = 234.5 when the winding is a copper wire, and K = 225 when the winding is an aluminum wire.

このようにして測定回路７１によって測定されたモータ１０の巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuは、測定回路７１から診断回路７２に送られる。 The winding temperatures tuv, tvw, and twu of the motor 10 measured by the measuring circuit 71 in this way are sent from the measuring circuit 71 to the diagnostic circuit 72.

［診断回路によるモータの診断］
診断回路７２は、測定回路７１によって測定された巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuがすべて所定の範囲内にあるときは、モータ１０は第１の状態にあると判断し、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuのうち少なくともいずれか１つが所定の範囲内にないときは、モータ１０は第１の状態とは異なる第２の状態にあると判断する。例えば、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuに基づいてモータ１０の故障診断を行うときには、診断回路７２は、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuが所定範囲内にあるか否かを判断し（ステップＳ０４）、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuがすべて所定範囲内であれば（ステップＳ０４：ＹＥＳ）、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuは正常であるとし（ステップＳ０５）、よって、モータ１０は正常であると判断する。逆に、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuのいずれかが所定範囲内になければ（ステップＳ０４：ＮＯ）、異常であり（ステップＳ０６）、したがって、モータ１０は故障している可能性があると判断する。 [Diagnosis of motor by diagnostic circuit]
The diagnostic circuit 72 determines that the motor 10 is in the first state when the winding temperatures tuv, tvw, twu measured by the measuring circuit 71 are all within a predetermined range, and determines that the motor 10 is in the first state, and the winding temperature tuv, tvw. , Twu When at least one of them is not within the predetermined range, it is determined that the motor 10 is in a second state different from the first state. For example, when performing a failure diagnosis of the motor 10 based on the winding temperatures tuv, tvw, twu, the diagnostic circuit 72 determines whether or not the winding temperatures tuv, tvw, twu are within a predetermined range (step S04). ), If the winding temperatures tuv, tvw, and twu are all within the predetermined range (step S04: YES), the winding temperatures tuv, tvw, and twu are normal (step S05), and therefore the motor 10 is normal. Judge that there is. On the contrary, if any of the winding temperatures tuv, tvw, and twu is not within the predetermined range (step S04: NO), it is abnormal (step S06), and therefore the motor 10 may be out of order. to decide.

より具体的な例を挙げると、診断回路７２は、所定のしきい値をメモリ７０２に記憶しておき、このしきい値と測定回路７１が測定した巻線の抵抗値とを比較するように構成する。診断回路７２は、測定回路７１によって測定された巻線温度のすべてが、しきい値以下であれば、モータ１０は正常な状態にあると診断する一方、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuの少なくともいずれか１つが上記のしきい値を超えているときには、モータ１０の状態は、異常な状態と診断する。 To give a more specific example, the diagnostic circuit 72 stores a predetermined threshold value in the memory 702, and compares this threshold value with the resistance value of the winding measured by the measurement circuit 71. Configure. The diagnostic circuit 72 diagnoses that the motor 10 is in a normal state if all of the winding temperatures measured by the measuring circuit 71 are below the threshold value, while at least the winding temperatures tuv, tvw, twu. When any one of them exceeds the above threshold value, the state of the motor 10 is diagnosed as an abnormal state.

この診断回路７２による診断の結果は、出力回路７３から外部に出力され、例えば、オペレータによる操作に応じて、表示装置９０に表示される。特に、異常な状態と診断されたときには、メンテナンスを促すメッセージを表示装置９０に表示するように構成してもよい。 The result of the diagnosis by the diagnostic circuit 72 is output from the output circuit 73 to the outside, and is displayed on the display device 90 in response to an operation by the operator, for example. In particular, when an abnormal state is diagnosed, a message prompting maintenance may be displayed on the display device 90.

なお、上記のしきい値は、巻線を流れる電流の大きさに応じて変化させるようにしてもよい。例えば、モータの過負荷保護特性の観点より、しきい値と電流の大きさとが、図７に示すような逆相関、または反比例の関係とすることが考えられる。 The above threshold value may be changed according to the magnitude of the current flowing through the winding. For example, from the viewpoint of the overload protection characteristic of the motor, it is conceivable that the threshold value and the magnitude of the current have an inverse correlation or an inverse proportional relationship as shown in FIG.

また、測定回路７１によって測定した巻線温度の値をメモリ７０２に時系列データとして順次保存しておき、例えば、時間、特に通電時間の経過に伴う巻線温度の変化を監視対象としてしきい値を設定するようにしてもよい。 Further, the value of the winding temperature measured by the measuring circuit 71 is sequentially stored in the memory 702 as time series data, and for example, a threshold value is set as a monitoring target for a change in the winding temperature with the passage of time, particularly energization time. May be set.

［測定回路による巻線の抵抗値Ｒuv，Ｒvw，Ｒwuの測定方法］
ここで測定回路７１による巻線の抵抗値Ｒuv，Ｒvw，Ｒwuの具体的な測定方法について説明する。 [Measurement method of winding resistance Ruv, Rvw, Rwu by measurement circuit]
Here, a specific measurement method of the winding resistance values Ruv, Rvw, and Rwu by the measurement circuit 71 will be described.

［第１の測定方法：モータ１０が回転している場合］
巻線抵抗の第１の測定方法は、モータ１０が回転している場合に、定電圧Ｅａを印加し、各巻線の誘起起電力を考慮して巻線抵抗を算出する方法である。ただし、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒq、巻線Ｕ，Ｖ，ＷそれぞれのインダクタンスＬu、Ｌv、Ｌw、および各巻線の誘起電圧定数ＫＥu，ＫＥv，ＫＥwが既知であるとする。以下に図８を参照して説明する。 [First measurement method: When the motor 10 is rotating]
The first method of measuring the winding resistance is a method of applying a constant voltage Ea when the motor 10 is rotating and calculating the winding resistance in consideration of the induced electromotive force of each winding. However, it is assumed that the on-resistance Rq of the MOSFET, the inductances Lu, Lv, and Lw of the windings U, V, and W, and the induced voltage constants KEu, KEv, and KEw of each winding are known. This will be described below with reference to FIG.

まず、モータを回転させた状態とする（ステップＳ１１）。
その上で、駆動回路６０を構成するＭＯＳＦＥＴのうち、例えば、ＱuuとＱvlとをオン状態とし、その他のＭＯＳＦＥＴをすべてオフ状態として（図４に示す「状態Ａ」）、定電圧Ｅa を巻線ＵおよびＶに印加し（ステップＳ１２）、この状態で、モータ１０が角速度ω1 で回転している時の、時間ｔ0 のときの電流Ｉ0 と、時間ｔ1 （＞ｔ0 ）のときの電流Ｉ1 とを測定する（ステップＳ１３）。このときの巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒvと角速度ω1 と電流との関係は、次の式（７）で表すことができる。 First, the motor is in a rotated state (step S11).
Then, among the MOSFETs constituting the drive circuit 60, for example, Quu and Qvl are turned on, all other MOSFETs are turned off (“state A” shown in FIG. 4), and the constant voltage Ea is wound. It is applied to U and V (step S12), and in this state, the current I0 at time t0 and the current I1 at time t1 (> t0) when the motor 10 is rotating at the angular velocity ω1 are obtained. Measure (step S13). The relationship between the winding resistance value Ruv = Ru + Rv, the angular velocity ω1, and the current at this time can be expressed by the following equation (7).

また、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱvuとＱwlとをオン状態とし、その他のＭＯＳＦＥＴをオフ状態として（「状態Ｂ」）として、定電圧Ｅａを巻線Ｖおよび巻線Ｗに印加し（ステップＳ１４）、この状態でモータ１０が角速度ω2で回転している時の、時間t2のときの電流Ｉ2、および、時間t3（＞t2）のときの電流Ｉ3を測定する（ステップＳ１５）。このときの巻線の抵抗値Ｒvw＝Ｒv＋Ｒwと角速度ω2 と電流との関係は、次の式（８）で表すことができる。 Further, among the MOSFETs of the drive circuit 60, Qvu and Qwl are turned on, the other MOSFETs are turned off (“state B”), and a constant voltage Ea is applied to the winding V and the winding W (step). S14), when the motor 10 is rotating at the angular velocity ω2 in this state, the current I2 at the time t2 and the current I3 at the time t3 (> t2) are measured (step S15). The relationship between the winding resistance value Rvw = Rv + Rw, the angular velocity ω2, and the current at this time can be expressed by the following equation (8).

また、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱwlとをオン状態とし、その他のＭＯＳＦＥＴをオフ状態とした場合（「状態Ｃ」）として、定電圧Ｅａを巻線Ｗおよび巻線Ｕに印加し（ステップＳ１６）、この状態でモータ１０が角速度ω3 で回転している時の、時間t4のときの電流Ｉ4、および、時間t5（＞t4）のときの電流Ｉ5を測定する（ステップＳ１７）。このときの巻線の抵抗値Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuと角速度ω3 と電流との関係は、次の式（９）で表すことができる。 Further, among the MOSFETs of the drive circuit 60, when Quu and Qwl are turned on and the other MOSFETs are turned off (“state C”), a constant voltage Ea is applied to the winding W and the winding U. (Step S16), when the motor 10 is rotating at the angular velocity ω3 in this state, the current I4 at the time t4 and the current I5 at the time t5 (> t4) are measured (step S17). The relationship between the winding resistance value Rwu = Rw + Ru, the angular velocity ω3, and the current at this time can be expressed by the following equation (9).

したがって、上記の式（７）、式（８）および式（９）に基づいて巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒv，Ｒvw＝Ｒv＋Ｒw，Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuを算出する（ステップＳ１８）。
このようにして算出した巻線の抵抗値から、上述した式（１）〜式（６）に従って巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuを算出することができる（図６のステップＳ０２およびステップＳ０３）。 Therefore, the winding resistance values Ruv = Ru + Rv, Rvw = Rv + Rw, and Rwu = Rw + Ru are calculated based on the above equations (7), (8), and (9) (step S18).
From the winding resistance values calculated in this way, the winding temperatures tuv, tvw, and twu can be calculated according to the above equations (1) to (6) (steps S02 and S03 in FIG. 6).

なお、この第１の算出方法においては、次のような簡略化が可能である。
（ａ）ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqは、巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwと比較して、十分に小さいのでＲq＝０とすることにより、計算時間が短縮できる。
（ｂ）巻線Ｕ，Ｖ，ＷそれぞれのインダクタンスＬu、Ｌv、Ｌwを同値とすることによっても、計算時間が短縮できる。
（ｃ）巻線Ｕ，Ｖ，Ｗにおける誘起電圧定数ＫＥu、ＫＥv、ＫＥwを同値とすることによっても、計算時間が短縮できる。
（ｄ）巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwが同値とすれば、ＱuuとＱvl、ＱvuとＱwl、ＱuuとＱwlのうちいずれかのみをオンさせた状態における１回の測定で巻線抵抗を算出することができ、計算時間を短縮することができる。
（ｅ）また、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の簡略化手法を組み合わせることによって、計算時間の短縮を図ることができる。 In this first calculation method, the following simplification is possible.
(A) Since the on-resistance Rq of the MOSFET is sufficiently smaller than the winding resistances Ru, Rv, and Rw, the calculation time can be shortened by setting Rq = 0.
(B) The calculation time can also be shortened by setting the inductances Lu, Lv, and Lw of the windings U, V, and W to the same value.
(C) The calculation time can also be shortened by setting the induced voltage constants KEu, KEv, and KEw in the windings U, V, and W to the same value.
(D) If the winding resistances Ru, Rv, and Rw are the same, the winding resistance is calculated by one measurement with only one of Quu and Qvl, Qvu and Qwl, and Quu and Qwl turned on. It is possible to shorten the calculation time.
(E) Further, the calculation time can be shortened by combining the simplified methods of (a), (b), (c), and (d) described above.

なお、本実施の形態に係る電動アクチュエータ１００の駆動回路６０については、ＭＯＳＦＥＴより構成される例に基づいて説明したが、ＭＯＳＦＥＴの他にトランジスタを用いてもよい。ただし、トランジスタを用いた場合は、トランジスタの飽和電圧をＶce、その時に回路に流れた電流をＩとすれば、上記のオン抵抗Ｒqは、次の式に置き換える。 The drive circuit 60 of the electric actuator 100 according to the present embodiment has been described based on an example composed of MOSFETs, but transistors may be used in addition to MOSFETs. However, when a transistor is used, if the saturation voltage of the transistor is Vce and the current flowing through the circuit at that time is I, the above-mentioned on-resistance Rq is replaced by the following equation.

Ｒq ＝Ｖce／I Rq = Vce / I

［第２の測定方法：モータ１０が静止している場合（その１）］
巻線抵抗の第２の測定方法は、モータ１０を静止させた状態で、定電圧Ｅa を印加して抵抗値を算出する方法である。ただし、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒq、巻線Ｕ，Ｖ，ＷそれぞれのインダクタンスＬu、Ｌv、Ｌwが既知であるとする。以下に図９を参照して説明する。 [Second measurement method: When the motor 10 is stationary (No. 1)]
The second method of measuring the winding resistance is a method of calculating the resistance value by applying a constant voltage Ea while the motor 10 is stationary. However, it is assumed that the on-resistance Rq of the MOSFET and the inductances Lu, Lv, and Lw of the windings U, V, and W are known. This will be described below with reference to FIG.

まず、モータを静止させた状態として（ステップＳ２１）、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱvlをオンにして定電圧Ｅを印加する一方、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとした状態（状態Ａ）として（ステップＳ２２）、時間t0のときの電流Ｉ0、および、時間t1（＞t0）のときの電流Ｉ1を測定する（ステップＳ２３）。このときの巻線の抵抗値と電流との関係は、式（１０）で表すことができる。 First, as a state in which the motor is stationary (step S21), among the MOSFETs in the drive circuit 60, a state in which Quu and Qvl are turned on and a constant voltage E is applied, while the other MOSFETs are turned off (state A). (Step S22), the current I0 at the time t0 and the current I1 at the time t1 (> t0) are measured (step S23). The relationship between the resistance value of the winding and the current at this time can be expressed by the equation (10).

次に、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱvuとＱwlをオンにして定電圧Ｅa を印加する一方、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとした状態（状態Ｂ）として（ステップＳ２４）、時間t2のときの電流Ｉ2、および、時間t3（＞t2）のときの電流Ｉ3を測定する（ステップＳ２５）。このときの巻線の抵抗値と電流との関係は、次の式（１１）となる。 Next, among the MOSFETs of the drive circuit 60, with Qvu and Qwl turned on and a constant voltage Ea applied, while the other MOSFETs are turned off (state B) (step S24), the current at time t2. I2 and the current I3 at the time t3 (> t2) are measured (step S25). The relationship between the resistance value of the winding and the current at this time is given by the following equation (11).

次に、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱwlをオンにして定電圧Ｅa を印加する一方、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとした状態（状態Ｃ）として（ステップＳ２６）、時間t4のときの電流Ｉ4、および、時間t5（＞t4）のときの電流Ｉ5を測定する（ステップＳ２７）。このときの巻線の抵抗値と電流との関係は、式（１２）となる。 Next, among the MOSFETs in the drive circuit 60, the current at time t4 is applied in a state (state C) in which Quu and Qwl are turned on and a constant voltage Ea is turned off, while the other MOSFETs are turned off (step S26). I4 and the current I5 at the time t5 (> t4) are measured (step S27). The relationship between the resistance value of the winding and the current at this time is given by Eq. (12).

したがって、上記の式（１０）、式（１１）および式（１２）に基づいて巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒv，Ｒvw＝Ｒv＋Ｒw，Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuを算出する（ステップＳ２８）。
このようにして算出した巻線の抵抗値から、上述した式（１）〜式（６）に従って巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuを算出することができる（図６のステップＳ０２およびステップＳ０３）。 Therefore, the winding resistance values Ruv = Ru + Rv, Rvw = Rv + Rw, and Rwu = Rw + Ru are calculated based on the above equations (10), (11), and (12) (step S28).
From the winding resistance values calculated in this way, the winding temperatures tuv, tvw, and twu can be calculated according to the above equations (1) to (6) (steps S02 and S03 in FIG. 6).

なお、この第２の算出方法においては、次のような簡略化が可能である。
（ａ）ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqは、巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwと比較して、十分に小さいのでＲq＝０とすることにより、計算時間が短縮できる。
（ｂ）巻線Ｕ，Ｖ，ＷそれぞれのインダクタンスＬu、Ｌv、Ｌwを同値とすることによっても、計算時間が短縮できる。
（ｃ）巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwが同値とすれば、ＱuuとＱvl、ＱvuとＱwl、ＱuuとＱwlのうちいずれかのみをオンさせた状態における１回の測定で巻線抵抗を算出することができ、計算時間を短縮することができる。
（ｄ）また、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の簡略化手法を組み合わせることによって、計算時間の短縮を図ることができる。 In this second calculation method, the following simplification is possible.
(A) Since the on-resistance Rq of the MOSFET is sufficiently smaller than the winding resistances Ru, Rv, and Rw, the calculation time can be shortened by setting Rq = 0.
(B) The calculation time can also be shortened by setting the inductances Lu, Lv, and Lw of the windings U, V, and W to the same value.
(C) If the winding resistances Ru, Rv, and Rw are the same, the winding resistance is calculated by one measurement with only one of Quu and Qvl, Qvu and Qwl, and Quu and Qwl turned on. It is possible to shorten the calculation time.
(D) Further, by combining the simplified methods of (a), (b), and (c) above, the calculation time can be shortened.

［第３の測定方法：モータ１０が静止している場合（その２）］
巻線抵抗の第３の測定方法は、上述した第２の測定方法と同様に、モータ１０を静止させた状態で定電圧Ｅa を印加して巻線抵抗の値を算出する方法であるが、巻線を流れる電流が定常状態にある点で第２の測定方法と異なる。第３の測定方法においても、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqが既知であるとする。以下に図１０を参照して説明する。 [Third measurement method: When the motor 10 is stationary (Part 2)]
The third measurement method of the winding resistance is a method of calculating the value of the winding resistance by applying a constant voltage Ea while the motor 10 is stationary, as in the second measuring method described above. It differs from the second measurement method in that the current flowing through the winding is in a steady state. Also in the third measurement method, it is assumed that the on-resistance Rq of the MOSFET is known. This will be described below with reference to FIG.

まず、モータ１０を停止させた状態とし（ステップＳ３１）、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱvlをオンにする一方、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとし、駆動回路６０を介して定電圧Ｅaを印加して（ステップＳ３２）、このときの電流Ｉ1を測定する（ステップＳ３３）。 First, the motor 10 is stopped (step S31), and among the MOSFETs of the drive circuit 60, Quu and Qvl are turned on, while the other MOSFETs are turned off, and a constant voltage Ea is applied via the drive circuit 60. Then (step S32), the current I1 at this time is measured (step S33).

図２に示す例によれば、このときの電流Ｉ1 は、モータ１０の巻線のうち、直列に接続された巻線Ｕと巻線Ｖを流れる電流である。このときには、巻線Ｕの抵抗Ｒｕと巻線Ｖの抵抗Ｒv、電圧Ｅa、電流Ｉ１との間には次の式（１３）が成り立つ。ただし、Ｒｑは、各ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗である。 According to the example shown in FIG. 2, the current I1 at this time is the current flowing through the winding U and the winding V connected in series among the windings of the motor 10. At this time, the following equation (13) holds between the resistance Ru of the winding U and the resistance Rv of the winding V, the voltage Ea, and the current I1. However, Rq is the on-resistance of each MOSFET.

Ｒｕ＋Ｒv＝Ｅ／Ｉ1−２Ｒq （１３） Ru + Rv = E / I1-2Rq (13)

次に、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱvuとＱwlをオンにして、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとし、駆動回路６０を介して定電圧Ｅaを印加して（ステップＳ３４）、このときの電流Ｉ2を測定する（ステップＳ３５）。 Next, among the MOSFETs of the drive circuit 60, Qvu and Qwl are turned on, the other MOSFETs are turned off, a constant voltage Ea is applied via the drive circuit 60 (step S34), and the current I2 at this time is applied. Measure (step S35).

図２に示す例によれば、このときの電流Ｉ2は、モータ１０の巻線のうち、直列に接続された巻線Ｖと巻線Ｗを流れる電流である。このときには、巻線Ｖの抵抗Ｒvと巻線Ｗの抵抗Ｒw、電圧Ｅa、電流Ｉ2との間には次の式（１４）が成り立つ。 According to the example shown in FIG. 2, the current I2 at this time is the current flowing through the winding V and the winding W connected in series among the windings of the motor 10. At this time, the following equation (14) holds between the resistance Rv of the winding V and the resistance Rw of the winding W, the voltage Ea, and the current I2.

Ｒv＋Ｒw＝Ｅ／Ｉ2−２Ｒq （１４） Rv + Rw = E / I2-2Rq (14)

次に、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱwlをオンにして、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとし、駆動回路６０を介して定電圧Ｅaを印加して（ステップＳ３６）、このときの電流Ｉ3を測定する（ステップＳ３７）。 Next, among the MOSFETs of the drive circuit 60, Quu and Qwl are turned on, the other MOSFETs are turned off, a constant voltage Ea is applied via the drive circuit 60 (step S36), and the current I3 at this time is applied. Measure (step S37).

図２に示す例によれば、このときの電流Ｉ3は、モータ１０の巻線のうち、直列に接続された巻線Ｕと巻線Ｗを流れる電流である。このときには、巻線Ｕの抵抗Ｒuと巻線Ｗの抵抗Ｒw、電圧Ｅa、電流Ｉ3との間には次の式（１５）が成り立つ。 According to the example shown in FIG. 2, the current I3 at this time is the current flowing through the winding U and the winding W connected in series among the windings of the motor 10. At this time, the following equation (15) holds between the resistance Ru of the winding U and the resistance Rw of the winding W, the voltage Ea, and the current I3.

Ｒw＋Ｒu＝Ｅ／Ｉ3−２Ｒq （１５） Rw + Ru = E / I3-2Rq (15)

したがって、各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの抵抗Ｒu，Ｒv，Ｒw、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqが既知であるとすれば、測定回路７１は、上記の式（１３）、（１４）および（１５）に基づいて巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒv，Ｒvw＝Ｒv＋Ｒw，Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuを算出する（ステップＳ３８）。
このようにして駆動回路６０に供給される定電圧とモータ１０を流れる電流から算出した巻線の抵抗値から、上述した式（１）〜式（６）に従って巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuを算出することができる（図６のステップＳ０２およびステップＳ０３）。 Therefore, if the resistances Ru, Rv, Rw of each winding U, V, W and the on-resistance Rq of the MOSFET are known, the measurement circuit 71 can be applied to the above equations (13), (14) and (15). Based on this, the winding resistance values Ruv = Ru + Rv, Rvw = Rv + Rw, and Rwu = Rw + Ru are calculated (step S38).
From the winding resistance value calculated from the constant voltage supplied to the drive circuit 60 and the current flowing through the motor 10 in this way, the winding temperatures tuv, tvw, and twu are calculated according to the above equations (1) to (6). It can be calculated (step S02 and step S03 in FIG. 6).

なお、この第３の算出方法においては、次のような簡略化が可能である。
（ａ）ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqは、巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwと比較して、十分に小さいのでＲq＝０とすることにより、計算時間が短縮できる。
（ｂ）巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwが同値とすれば、ＱuuとＱvl、ＱvuとＱwl、ＱuuとＱwlのうちいずれかのみをオンさせた状態における１回の測定で巻線抵抗を算出することができ、計算時間を短縮することができる。
（ｃ）また、上記（ａ）、（ｂ）の簡略化手法を組み合わせることによって、計算時間の短縮を図ることができる。 In this third calculation method, the following simplification is possible.
(A) Since the on-resistance Rq of the MOSFET is sufficiently smaller than the winding resistances Ru, Rv, and Rw, the calculation time can be shortened by setting Rq = 0.
(B) If the winding resistances Ru, Rv, and Rw are the same, the winding resistance is calculated by one measurement with only one of Quu and Qvl, Qvu and Qwl, and Quu and Qwl turned on. It is possible to shorten the calculation time.
(C) Further, by combining the simplification methods of (a) and (b) above, the calculation time can be shortened.

［第４の測定方法：モータ１０が静止している場合（その３）］
上述した巻線抵抗の第３の測定方法は、駆動回路６０の電力供給端に定電圧Ｅaを印加している場合の巻線抵抗の求め方の一例であったのに対し、巻線抵抗の第４の測定方法は、図１１に示すように、駆動回路６０に定電流Ｉを供給する方法であり、図１２に示すような手順に沿って、巻線抵抗の値を測定することができる。 [Fourth measurement method: When the motor 10 is stationary (No. 3)]
The above-mentioned third method for measuring the winding resistance is an example of how to obtain the winding resistance when a constant voltage Ea is applied to the power supply end of the drive circuit 60, whereas the winding resistance The fourth measurement method is a method of supplying a constant current I to the drive circuit 60 as shown in FIG. 11, and the value of the winding resistance can be measured according to the procedure as shown in FIG. ..

まず、モータ１０を停止させた状態とする（ステップＳ４１）。この状態で駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱvlをオンにする一方、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとし、定電流Ｉを供給して（ステップＳ４２）、このときの端子間電圧Ｅ1を測定する（ステップＳ４３）。 First, the motor 10 is stopped (step S41). In this state, among the MOSFETs of the drive circuit 60, Quu and Qvl are turned on, the other MOSFETs are turned off, a constant current I is supplied (step S42), and the terminal voltage E1 at this time is measured (step S42). Step S43).

図１１に示す例によれば、このときの電圧Ｅ1は、モータ１０の巻線のうち、巻線Ｕおよび巻線Ｖと、ＭＯＳＦＥＴＱuu、Ｑvlとからなる直列回路の端子間電圧である。このときには、巻線Ｕの抵抗Ｒｕと巻線Ｖの抵抗Ｒv、電圧Ｅ1、電流Ｉとの間には次の式（１６）が成り立つ。 According to the example shown in FIG. 11, the voltage E1 at this time is the voltage between the terminals of the series circuit including the winding U and the winding V, and the MOSFETs Quu and Qvl among the windings of the motor 10. At this time, the following equation (16) holds between the resistance Ru of the winding U and the resistance Rv of the winding V, the voltage E1, and the current I.

Ｒu＋Ｒv＝Ｅ1／Ｉ−２Ｒq （１６） Ru + Rv = E1 / I-2Rq (16)

次に、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱvuとＱwlをオンにする一方、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとし、定電流Ｉを供給して（ステップＳ４４）、このときの端子間電圧Ｅ2を測定する（ステップＳ４５）。 Next, among the MOSFETs of the drive circuit 60, Qvu and Qwl are turned on, the other MOSFETs are turned off, a constant current I is supplied (step S44), and the terminal voltage E2 at this time is measured (step S44). Step S45).

図１１に示す例によれば、このときの電圧Ｅ2は、モータ１０の巻線のうち、巻線Ｖおよび巻線Ｗと、ＭＯＳＦＥＴＱvu、Ｑwlとからなる直列回路の端子間電圧である。このときには、巻線Ｖの抵抗Ｒvと巻線Ｗの抵抗Ｒw、電圧Ｅ2、電流Ｉとの間には次の式（１７）が成り立つ。 According to the example shown in FIG. 11, the voltage E2 at this time is the voltage between the terminals of the series circuit including the winding V and the winding W, and the MOSFETs Qvu and Qwl among the windings of the motor 10. At this time, the following equation (17) holds between the resistance Rv of the winding V and the resistance Rw of the winding W, the voltage E2, and the current I.

Ｒv＋Ｒw＝Ｅ2／Ｉ−２Ｒq （１７） Rv + Rw = E2 / I-2Rq (17)

次に、駆動回路６０のＭＯＳＦＥＴのうち、ＱuuとＱwlをオンにする一方、その他のＭＯＳＦＥＴをオフとし、定電流Ｉを供給して（ステップＳ４６）、このときの端子間電圧Ｅ3を測定する（ステップＳ４７）。 Next, among the MOSFETs of the drive circuit 60, Quu and Qwl are turned on, the other MOSFETs are turned off, a constant current I is supplied (step S46), and the terminal voltage E3 at this time is measured (step S46). Step S47).

図１１に示す例によれば、このときの電圧Ｅ3は、モータ１０の巻線のうち、巻線Ｕおよび巻線Ｗと、ＭＯＳＦＥＴＱuu、Ｑwlとからなる直列回路の端子間電圧である。このときには、巻線Ｕの抵抗Ｒuと巻線Ｗの抵抗Ｒw、電圧Ｅ3、電流Ｉとの間には次の式（１８）が成り立つ。 According to the example shown in FIG. 11, the voltage E3 at this time is the voltage between the terminals of the series circuit including the winding U and the winding W and the MOSFETs Quu and Qwl among the windings of the motor 10. At this time, the following equation (18) holds between the resistance Ru of the winding U and the resistance Rw of the winding W, the voltage E3, and the current I.

Ｒw＋Ｒu＝Ｅ3／Ｉ−２Ｒq （１８） Rw + Ru = E3 / I-2Rq (18)

したがって、各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの抵抗Ｒu，Ｒv，Ｒw、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqが既知であるとすれば、測定回路７１は、上記の式（１６）、（１７）および（１８）に基づいて巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒv，Ｒvw＝Ｒv＋Ｒw，Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuを算出する（ステップＳ４８）。
このようにして駆動回路６０に供給される定電圧とモータ１０を流れる電流から算出した巻線の抵抗値から、上述した式（１）〜式（６）に従って巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuを算出することができる（図６のステップＳ０２およびステップＳ０３）。 Therefore, if the resistances Ru, Rv, Rw of each winding U, V, W and the on-resistance Rq of the MOSFET are known, the measurement circuit 71 can be applied to the above equations (16), (17) and (18). Based on this, the winding resistance values Ruv = Ru + Rv, Rvw = Rv + Rw, and Rwu = Rw + Ru are calculated (step S48).
From the winding resistance value calculated from the constant voltage supplied to the drive circuit 60 and the current flowing through the motor 10 in this way, the winding temperatures tuv, tvw, and twu are calculated according to the above equations (1) to (6). It can be calculated (step S02 and step S03 in FIG. 6).

なお、この第４の算出方法においても、次のような簡略化が可能である。
（ａ）ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqは、巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwと比較して、十分に小さいのでＲq＝０とすることにより、計算時間が短縮できる。
（ｂ）巻線抵抗Ｒu、Ｒv、Ｒwが同値とすれば、ＱuuとＱvl、ＱvuとＱwl、ＱuuとＱwlのうちいずれかのみをオンさせた状態における１回の測定で巻線抵抗を算出することができ、計算時間を短縮することができる。
（ｃ）また、上記（ａ）、（ｂ）の簡略化手法を組み合わせることによって、計算時間の短縮を図ることができる。 The fourth calculation method can also be simplified as follows.
(A) Since the on-resistance Rq of the MOSFET is sufficiently smaller than the winding resistances Ru, Rv, and Rw, the calculation time can be shortened by setting Rq = 0.
(B) If the winding resistances Ru, Rv, and Rw are the same, the winding resistance is calculated by one measurement with only one of Quu and Qvl, Qvu and Qwl, and Quu and Qwl turned on. It is possible to shorten the calculation time.
(C) Further, by combining the simplification methods of (a) and (b) above, the calculation time can be shortened.

［第１の実施の形態の効果］
本実施の形態に係るモータの診断装置によれば、モータ１０の巻線温度に基づいてモータ１０の状態を診断するので、電動アクチュエータ１００のモータの状態の診断が可能となる。 [Effect of the first embodiment]
According to the motor diagnostic device according to the present embodiment, the state of the motor 10 is diagnosed based on the winding temperature of the motor 10, so that the state of the motor of the electric actuator 100 can be diagnosed.

また、電動アクチュエータにおいてモータのみの状態について診断ができるので、電動アクチュエータを停止させなくても、故障箇所を特定することができる。したがて、メンテナンスの作業負担を軽減することができる。
さらに、モータの巻線温度のトレンドをモニタすることにより、バルブの故障診断などの予防保全に適用できる。 Further, since the state of only the motor can be diagnosed in the electric actuator, the faulty part can be identified without stopping the electric actuator. Therefore, the maintenance work load can be reduced.
Furthermore, by monitoring the trend of the winding temperature of the motor, it can be applied to preventive maintenance such as valve failure diagnosis.

また、本実施の形態に係る電動アクチュエータを弁の開閉に用いた場合には、次のような効果を得ることができる。 Further, when the electric actuator according to the present embodiment is used for opening and closing the valve, the following effects can be obtained.

本実施の形態に係る電動アクチュエータを弁の開閉に用いた場合には、巻線温度の当初の設定値からの乖離幅を、モータの劣化指標として用いることで、モータの劣化状況を容易に把握することができる。したがって、乖離幅が増大して乖離幅が大きくなって劣化が進んだ場合には、故障発生する前に適切な対応をとることができ、極めて効果的な予知保全を実現することが可能となる。これにより、保証期間を超える長期使用を想定した場合でも、一定の信頼性を提供することが可能となる。また、駆動回路や制御回路など、電動アクチュエータの既存構成を用いて劣化指標を容易に計算でき、回路規模さらには製品コストの増大を必要とすることなく、極めて簡素な構成であり、電動アクチュエータの信頼性を高めることが可能となる。 When the electric actuator according to the present embodiment is used for opening and closing the valve, the deterioration status of the motor can be easily grasped by using the deviation width from the initially set value of the winding temperature as the deterioration index of the motor. can do. Therefore, when the divergence width increases and the divergence width becomes large and deterioration progresses, it is possible to take appropriate measures before a failure occurs, and it is possible to realize extremely effective predictive maintenance. .. This makes it possible to provide a certain level of reliability even when long-term use exceeding the warranty period is assumed. In addition, the deterioration index can be easily calculated using the existing configuration of the electric actuator such as the drive circuit and control circuit, and the configuration is extremely simple without requiring an increase in circuit scale or product cost. It is possible to increase the reliability.

この際、測定回路７１によって測定した巻線温度や当初の設定値からの乖離幅をメモリ７０２に時系列データとして順次保存しておき、この時系列データから生成した近似関数に基づき将来の巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuの推定値ｔuv’，ｔvw’，ｔwu’を推定し、推定値Ｔｑ’が正常範囲Ｅから離脱する時期を注意点として予測するようにしてもよい。これにより、モータの劣化時期すなわち交換時期を予測することができる。 At this time, the winding temperature measured by the measuring circuit 71 and the deviation width from the initially set value are sequentially stored in the memory 702 as time-series data, and future windings based on the approximate function generated from this time-series data. The estimated values tuv', tvw', and twu'of the temperatures tuv, tvw, and twu may be estimated, and the time when the estimated value Tq'excludes from the normal range E may be predicted as a precaution. This makes it possible to predict when the motor will deteriorate, that is, when it will be replaced.

また、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuや当初の設定値からの乖離幅の経時変化を、診断回路７２や上位装置でモニタすることにより、モータの劣化時期すなわち交換時期を予測でき、流量制御バルブや風量調整ダンパーなどの予知保全に極めて有用である。また、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuの計算は、極めて短い時間で済むため、アプリケーションによっては、通常の運転動作中であっても巻線温度の計算を行うことができる。したがって、測定および診断の処理動作を定期的に実行することにより、モータの劣化状態の変化をいち早く検出でき、迅速な対応をとることが可能となる。 Further, by monitoring the change with time of the winding temperature tuv, tvw, twu and the deviation width from the initial set value with the diagnostic circuit 72 or the host device, the deterioration time of the motor, that is, the replacement time can be predicted, and the flow rate control valve. It is extremely useful for predictive maintenance such as air volume adjustment dampers. Further, since the calculation of the winding temperature tuv, tvw, and twu can be performed in an extremely short time, the winding temperature can be calculated even during normal operation depending on the application. Therefore, by periodically executing the measurement and diagnosis processing operations, it is possible to quickly detect changes in the deterioration state of the motor and take prompt action.

［第１の実施の形態の変形例］
なお、本実施の形態においては、巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒv，Ｒvw＝Ｒv＋Ｒw，Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuを求める際にＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒqを考慮しているが、このオン抵抗Ｒqが巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの抵抗Ｒu，Ｒv，Ｒwに比べて無視できるほど小さいのであれば、上記の各式においてＲq＝０としてもよい。このようにすることで計算時間を短縮することができる。 [Modified example of the first embodiment]
In the present embodiment, the on-resistance Rq of the MOSFET is taken into consideration when obtaining the resistance value of the winding Ruv = Ru + Rv, Rvw = Rv + Rw, Rwu = Rw + Ru. If the resistances of V and W are negligibly smaller than those of Ru, Rv and Rw, Rq = 0 may be set in each of the above equations. By doing so, the calculation time can be shortened.

また、本実施の形態においては、２つの巻線の抵抗値Ｒuv＝Ｒu＋Ｒv，Ｒvw＝Ｒv＋Ｒw，Ｒwu＝Ｒw＋Ｒuをそれぞれ求めるものとして説明したが、３つの巻線Ｕ，Ｖ，Ｗそれぞれの抵抗Ｒu，Ｒv，Ｒwが互いに等しい（Ｒu＝Ｒv＝Ｒw）との前提のもとに、３組の巻線の抵抗Ｒuv，Ｒvw，Ｒwuうちの少なくともいずれか１つの抵抗を測定するようにしてもよい。このとき、測定回路７１は、モータ１０の複数の巻線Ｕ，Ｖ，Ｗのうち任意の巻線に電流が流れるように制御回路５０を介して駆動回路６０を制御する。このようにすることで計算時間を短縮することができる。このときも、さらにＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒq＝０とすれば、計算時間をより短縮することができる。 Further, in the present embodiment, the resistance values of the two windings Ruv = Ru + Rv, Rvw = Rv + Rw, and Rwu = Rw + Ru have been described as being obtained, respectively. On the assumption that Rv and Rw are equal to each other (Ru = Rv = Rw), the resistance of at least one of the three sets of winding resistors Ruv, Rvw and Rwu may be measured. At this time, the measurement circuit 71 controls the drive circuit 60 via the control circuit 50 so that a current flows through any of the plurality of windings U, V, W of the motor 10. By doing so, the calculation time can be shortened. Also at this time, if the on-resistance Rq = 0 of the MOSFET is further set, the calculation time can be further shortened.

また、本実施の形態において、診断回路７２は、測定回路７１から入力される巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuに基づいて診断を行うものとして説明したが、巻線温度のトレンド（時系列データ）、すなわち、巻線温度の時間的な変化に基づいて診断を行ってもよい。 Further, in the present embodiment, the diagnostic circuit 72 has been described as performing diagnosis based on the winding temperatures tuv, tvw, and twu input from the measuring circuit 71, but the winding temperature trend (time series data). That is, the diagnosis may be made based on the temporal change of the winding temperature.

また、本実施の形態においては、診断装置７０が電動アクチュエータ１００に内蔵されている例を示したが、診断装置７０を電動アクチュエータ１００とは別の装置として設けてもよいことはいうまでもない。 Further, in the present embodiment, an example in which the diagnostic device 70 is built in the electric actuator 100 has been shown, but it goes without saying that the diagnostic device 70 may be provided as a device different from the electric actuator 100. ..

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係る電動アクチュエータについて、図１３を参照して説明する。なお、上述した第１の実施の形態に係る電動アクチュエータ１００と共通する構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
上述した第１の実施の形態においては、電動アクチュエータ１００内に診断装置７０が設けられた例を説明したが、診断装置７０を構成する各種回路を複数の装置に分散させて構成することも可能である。本発明の第２の実施の形態に係る診断装置は、診断回路７２を電動アクチュエータ１００Ａとは別の装置に設ける例である。 [Second Embodiment]
The electric actuator according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The components common to the electric actuator 100 according to the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the first embodiment described above, an example in which the diagnostic device 70 is provided in the electric actuator 100 has been described, but it is also possible to disperse various circuits constituting the diagnostic device 70 into a plurality of devices. Is. The diagnostic device according to the second embodiment of the present invention is an example in which the diagnostic circuit 72 is provided in a device different from the electric actuator 100A.

図１３に、本発明の第２の実施の形態に係る診断装置の構成例を示す。この例では、電動アクチュエータ１００Ａには、測定回路７１と無線通信インターフェース回路（無線Ｉ／Ｆ）７５とを含む測定装置７０Ａが設けられる。このうち測定装置７０Ａに設けられた無線Ｉ／Ｆ７５は、無線通信により各種データを出力することを可能とし、例えば、測定回路７１によって測定された巻線の温度の測定値を出力データとして外部に出力する出力回路としても作用する。 FIG. 13 shows a configuration example of the diagnostic device according to the second embodiment of the present invention. In this example, the electric actuator 100A is provided with a measuring device 70A including a measuring circuit 71 and a wireless communication interface circuit (wireless I / F) 75. Of these, the wireless I / F75 provided in the measuring device 70A makes it possible to output various data by wireless communication. For example, the measured value of the winding temperature measured by the measuring circuit 71 is used as output data to the outside. It also acts as an output circuit to output.

一方、端末装置２００には、無線Ｉ／Ｆ２００３と診断回路７２と出力回路７３と表示装置９０とが設けられている。この端末装置２００は、図１４に示すように、バス２００４を介して互いに通信可能に接続された演算装置２００１、メモリ２００２、Ｉ／Ｆ回路２００３、Ｉ／Ｏ装置２００５を含むコンピュータと、このコンピュータにインストールされたコンピュータプログラムとから構成することができる。 On the other hand, the terminal device 200 is provided with a wireless I / F 2003, a diagnostic circuit 72, an output circuit 73, and a display device 90. As shown in FIG. 14, the terminal device 200 includes a computer including an arithmetic unit 2001, a memory 2002, an I / F circuit 2003, and an I / O device 2005, which are communicably connected to each other via a bus 2004, and the computer. It can consist of computer programs installed in.

このうち、無線Ｉ／Ｆ２００３は、例えば、測定装置７０Ａの無線Ｉ／Ｆ７５と、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信規格に則った通信方式に則って無線で接続する。また、Ｉ／Ｏ装置２００５は、タッチパネル等の入力装置やＬＣＤ等の表示装置９０を含む。このような端末装置２００は、例えば、現場の担当者が使用する持ち運び可能なモバイル端末装置である。 Of these, the wireless I / F 2003 wirelessly connects to, for example, the wireless I / F75 of the measuring device 70A according to a communication method based on a short-range wireless communication standard such as Bluetooth (registered trademark). Further, the I / O device 2005 includes an input device such as a touch panel and a display device 90 such as an LCD. Such a terminal device 200 is, for example, a portable mobile terminal device used by a person in charge at the site.

上述した構成を有することにより、端末装置２００は、無線Ｉ／Ｆ２００３を介して、電動アクチュエータ１００Ａ側の測定装置７０Ａの無線Ｉ／Ｆ７５と無線通信を行い、測定回路７１によって取得された巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwu、および／または、巻線温度のトレンド、すなわち、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuの時系列データ等の出力データを受信して、これを診断回路７２に入力するように構成されている。そして、端末装置２００に構成された診断回路７２は、電動アクチュエータ１００Ａ側の測定装置７０Ａから出力された出力データに基づき、診断を行う。その診断の結果は、出力回路７３を介して表示装置９０に表示される。 By having the above-described configuration, the terminal device 200 wirelessly communicates with the wireless I / F75 of the measuring device 70A on the electric actuator 100A side via the wireless I / F2003, and the winding temperature acquired by the measuring circuit 71. It is configured to receive output data such as tuv, tvw, twu, and / or winding temperature trends, that is, time series data of winding temperatures tuv, tvw, twu, and input this to the diagnostic circuit 72. Has been done. Then, the diagnostic circuit 72 configured in the terminal device 200 performs diagnosis based on the output data output from the measuring device 70A on the electric actuator 100A side. The result of the diagnosis is displayed on the display device 90 via the output circuit 73.

以上の機能は、端末装置２００のコンピュータを構成する各種ハードウェア資源がコンピュータプログラムにしたがって協働することにより実現される。 The above functions are realized by the various hardware resources constituting the computer of the terminal device 200 collaborating according to the computer program.

このように測定回路７１と診断回路７２とを、それぞれ電動アクチュエータ１００Ａと端末装置２００とに分けて設けることによって、電動アクチュエータ１００Ａと端末装置２００とは、一体となって診断装置を構成することとなる。その結果、電動アクチュエータ１００Ａの測定装置７０Ａを構成する演算装置の負荷を軽減することができる。
また、保守担当者等が使用する端末装置２００において診断が行えるので、保守作業の効率が向上することが期待できる。 By providing the measurement circuit 71 and the diagnostic circuit 72 separately for the electric actuator 100A and the terminal device 200, the electric actuator 100A and the terminal device 200 are integrated to form a diagnostic device. Become. As a result, the load on the arithmetic unit constituting the measuring device 70A of the electric actuator 100A can be reduced.
Further, since the terminal device 200 used by the maintenance person or the like can perform the diagnosis, it can be expected that the efficiency of the maintenance work will be improved.

なお、本実施の形態において、電動アクチュエータ１００Ａと端末装置２００とは無線通信により互いに接続されるものとして説明したが、有線で接続されるように構成してもよい。 Although the electric actuator 100A and the terminal device 200 have been described as being connected to each other by wireless communication in the present embodiment, they may be configured to be connected by wire.

［第３の実施の形態］
上述した第２の実施の形態においては、診断装置を構成する測定回路７１と診断回路７２をそれぞれ電動アクチュエータ１００Ａと端末装置２００とに分離して設けたが、本発明の第３の実施の形態においては、図１５に示すように、電動アクチュエータ１００ＢがネットワークＮＷを介して上位装置３００に接続されている場合において、診断装置を構成する測定回路７１と診断回路７２のうち、測定回路７１を電動アクチュエータ１００Ｂ側の測定装置７０Ｂに設け、診断回路７２を、上位装置３００に設ける例である。 [Third Embodiment]
In the second embodiment described above, the measurement circuit 71 and the diagnostic circuit 72 constituting the diagnostic device are separately provided in the electric actuator 100A and the terminal device 200, respectively, but the third embodiment of the present invention is provided. In, as shown in FIG. 15, when the electric actuator 100B is connected to the host device 300 via the network NW, the measurement circuit 71 of the measurement circuit 71 and the diagnostic circuit 72 constituting the diagnostic device is electrically operated. This is an example in which the measuring device 70B on the actuator 100B side is provided and the diagnostic circuit 72 is provided in the host device 300.

電動アクチュエータ１００Ｂ側の測定装置７０Ｂには、ネットワーク・インターフェース回路（ＮＷＩ／Ｆ）７６が設けられ、測定装置７０Ｂは、このネットワーク・インターフェース回路７６を介して、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等のネットワークＮＷに接続可能に構成されている。 The measuring device 70B on the electric actuator 100B side is provided with a network interface circuit (NW I / F) 76, and the measuring device 70B is connected to a network NW such as Ethernet (registered trademark) via the network interface circuit 76. It is configured to be connectable to.

一方、上位装置３００も、ネットワーク・インターフェース回路３００３を備えており、ネットワークＮＷを介して、電動アクチュエータ１００Ｂの測定装置７０Ｂと通信可能に構成されている。この上位装置３００も、演算装置やメモリ、各種Ｉ／Ｆ回路やＩ／Ｏ装置から構成されたコンピュータであり、これらのハードウェア資源と上位装置３００にインストールされたコンピュータプログラムとが協働することによって、診断回路７２の機能を実現する。 On the other hand, the host device 300 also includes a network interface circuit 3003, and is configured to be able to communicate with the measuring device 70B of the electric actuator 100B via the network NW. The host device 300 is also a computer composed of an arithmetic unit, a memory, various I / F circuits, and an I / O device, and these hardware resources and a computer program installed in the host device 300 cooperate with each other. The function of the diagnostic circuit 72 is realized by the above.

電動アクチュエータ１００Ｂに設けられた測定装置７０Ｂと上位装置３００とは、それぞれネットワーク・インターフェース回路７６、３００３を介してネットワークＮＷに接続可能な構成をとることによって、測定回路７１によって取得された巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwu、および／または、巻線温度のトレンド、すなわち、巻線温度ｔuv，ｔvw，ｔwuの時系列データを、出力データとして、測定装置７０Ｂから上位装置３００にネットワークＮＷを介して送信することができる。ここで、ネットワーク・インターフェース回路７６は、測定回路７１によって測定された巻線の温度の測定値を出力データとして外部に出力する出力回路としても作用する。 The winding temperature acquired by the measuring circuit 71 is obtained by forming the measuring device 70B and the host device 300 provided in the electric actuator 100B so that they can be connected to the network NW via the network interface circuits 76 and 3003, respectively. Tuv, tvw, twu, and / or winding temperature trends, that is, time-series data of winding temperatures tuv, tvw, twu, are transmitted as output data from the measuring device 70B to the host device 300 via the network NW. can do. Here, the network interface circuit 76 also acts as an output circuit that outputs the measured value of the winding temperature measured by the measuring circuit 71 to the outside as output data.

一方、上位装置３００は、測定装置７０Ｂから出力される出力データを受信で、これを診断回路７２に入力するように構成されており、診断回路７２は、ネットワークＮＷを介して受信したデータに基づき、診断を行う。 On the other hand, the host device 300 is configured to receive the output data output from the measuring device 70B and input it to the diagnostic circuit 72, and the diagnostic circuit 72 is based on the data received via the network NW. , Make a diagnosis.

このように測定回路７１と診断回路７２とを、それぞれ電動アクチュエータ１００Ｂと上位装置３００とに分けて設けることによって、電動アクチュエータ１００Ａの測定装置７０Ａを構成する演算装置の負荷を軽減することができる。
また、中央監視装置を構成する上位装置３００で診断を行うので、現場に行かなくても、電動アクチュエータ１００Ｂの診断を行うことができる。 By providing the measuring circuit 71 and the diagnostic circuit 72 separately for the electric actuator 100B and the higher-level device 300, respectively, the load on the arithmetic unit constituting the measuring device 70A of the electric actuator 100A can be reduced.
Further, since the diagnosis is performed by the host device 300 constituting the central monitoring device, the electric actuator 100B can be diagnosed without going to the site.

上述した実施の形態は、電動アクチュエータを例に説明したが、本発明に係る診断装置は、電動アクチュエータのみならず、モータを使用したすべての製品に適用することができる。また、モータとしてブラシレス直流モータを例に説明したが、本発明は、ブラシレス直流モータのみならず、巻線構造を有するすべてのモータに適用することができる。 Although the above-described embodiment has been described by taking an electric actuator as an example, the diagnostic apparatus according to the present invention can be applied not only to the electric actuator but also to all products using the motor. Further, although the brushless DC motor has been described as an example of the motor, the present invention can be applied not only to the brushless DC motor but also to all motors having a winding structure.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the present invention.

本発明は、電動アクチュエータの維持管理に利用することができる。 The present invention can be used for maintenance of an electric actuator.

１００、１００Ａ、１００Ｂ…電動アクチュエータ、１０…モータ、２０…減速機、３０…回転軸、４０…角度センサ、５０…制御回路、６０…駆動回路、７０…診断装置、７１…測定回路、７２…診断回路、７３…出力回路、７５…無線通信インターフェース回路（無線Ｉ／Ｆ）、７６…ネットワーク・インターフェース回路、８０…筐体、９０…表示装置、２００…端末装置、２００３…無線通信インターフェース回路（無線Ｉ／Ｆ）、３００…上位装置、３００３…ネットワーク・インターフェース回路、Ｕ、Ｖ、Ｗ…巻線。 100, 100A, 100B ... Electric actuator, 10 ... Motor, 20 ... Reducer, 30 ... Rotating shaft, 40 ... Angle sensor, 50 ... Control circuit, 60 ... Drive circuit, 70 ... Diagnostic device, 71 ... Measurement circuit, 72 ... Diagnostic circuit, 73 ... Output circuit, 75 ... Wireless communication interface circuit (wireless I / F), 76 ... Network interface circuit, 80 ... Housing, 90 ... Display device, 200 ... Terminal device, 2003 ... Wireless communication interface circuit (Wireless communication interface circuit) Wireless I / F), 300 ... host device, 3003 ... network interface circuit, U, V, W ... winding.

Claims

A measuring circuit that measures the temperature of the windings of the motor,
A diagnostic apparatus including a diagnostic circuit for diagnosing the state of the motor based on a measured value of the temperature of the winding measured by the measuring circuit.

In the diagnostic apparatus according to claim 1,
The diagnostic circuit
When the measured value of the temperature of the winding is within the predetermined range, it is determined that the motor is in the first state, and when the measured value of the electrical characteristics of the winding is not within the predetermined range, the motor is determined to be in the first state. , Judge that the motor is in the second state,
A diagnostic device characterized by that.

In the diagnostic apparatus according to claim 1 or 2.
The measurement circuit
It has an arithmetic unit that calculates the temperature of the winding based on the current flowing through the winding, the voltage applied to the winding, and the amount representing the rotation of the motor.
A diagnostic device characterized by that.

In the diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3.
An output circuit for outputting the measured value of the temperature of the winding measured by the measuring circuit to the outside as output data is further provided.
Diagnostic device.

In the diagnostic apparatus according to claim 4,
The output circuit
The time series data of the measured value of the temperature of the winding measured by the measuring circuit is output to the outside as output data.
Diagnostic device.

In the diagnostic apparatus according to claim 4 or 5.
A wireless communication interface circuit that enables input / output of the output data by wireless communication is further included.
Diagnostic device.

In the diagnostic apparatus according to any one of claims 4 to 6.
A network interface circuit that inputs / outputs the output data via a network is further included.
Diagnostic device.

With a motor with multiple windings
A drive circuit that supplies current to a winding selected from the plurality of windings, and
An output mechanism that displaces according to the rotation of the motor,
A control circuit that controls the drive circuit by selecting a winding that supplies current from the plurality of windings, and
It is equipped with a diagnostic device that diagnoses the motor.
The diagnostic device is the diagnostic device according to any one of claims 1 to 7.
Electric actuator.

In the electric actuator according to claim 8,
The diagnostic device is
The drive circuit is controlled via the control circuit so that a current flows through any of the plurality of windings of the motor.
Electric actuator.

In the electric actuator according to claim 8 or 9.
The motor is a brushless DC motor having a rotor provided with a permanent magnet and the plurality of windings arranged at positions facing the magnetic poles of the rotor.
Electric actuator.