JP2542095B2 - モ―タの過負荷監視装置 - Google Patents

モ―タの過負荷監視装置

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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、モータの過負荷監視装置に関するものであ
る。
B.発明の概要 本発明は、定格容量に対して過負荷で使用することを
前提としたモータの過負荷を監視する装置において、 モータの回転数及びトルクの各々をサンプリングし、
各サンプリング値と周期とに基づいて例えば１周期のト
ルクの２乗平均値を演算し、その演算値が設定値を越え
たときに過負荷検出信号を発することによって、 モータの過負荷状態を正確にかつ短時間で検出し、こ
れにより過負荷運転に対して十分な保護が図れるように
したものである。
C.従来の技術 自動変速機を試験するためにエンジンの代りに、トラ
ンジエントダイナモメータ（TR−DY）と称される低慣性
の直流モータよりなる駆動装置を用いる場合がある。こ
の種のモータは連続定格で表される容量に対して過負荷
で使用することを前提に作られている。
ここで上記モータの定格の一例について簡単に述べる
と、 短時間最大出力である公称定格トルクに対して過負
荷にならないこと、 20％ED定格を標準とすること、 １周期のRMS（２乗平均）値が公称定格トルクT0の5
0％以下であれば連続運転可能であること、 等が規定されている。
25％EDとは一定パターンの繰り返しで運転される場合
に１周期の内25％期間だけ公称定格トルク、残りの75％
周期は無負荷であることを意味する。しかしながら実際
にはそのような間欠運転を行うことはないので、項の
ように連続運転の場合の規定が定められている。第３図
により項の意味について述べると、１周期のΔt1〜Δ
t3におけるトルクが夫々T1〜T3であったとすると、１周
期のRMS（２乗平均）値及び項の条件は次の（１）式
で表される。
（１）式の両辺をT0で割り、T1／T0＝Ta、T2／T0＝Tb、
T3／T0＝Tcとすると、（１）式は（２）式となる。
また25％EDの運転をRMS値で表すと次の（３）式とな
る。
従って25％EDは公称定格トルクの50％に対応してい
る。
このように過負荷で運転することがあるモータにおい
ては、規定以上の過負荷にならないように運転パターン
を設定している。そして過負荷保護の対策としては、サ
ーマルリレーにより規定以上の過負荷重を検出したり、
モータやダイナモメータに温度スイッチを埋め込み、こ
れの温度上昇により過負荷を検出する方向を採用してい
る。D.発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の過負荷対策においては、次の点で
不十分である。
運転パターンを設定する方法では、設定を誤ること
がある。
サーマルリレーを用いる場合は、モータやダイナモ
メータと熱特性の相似性が必ずしも一致しないし、また
誤差範囲が大きい。
温度スイッチを用いる場合は、作動温度設定が段階
的であるし、熱伝導の遅れ時間が大きい。
本発明はこのような事情のもとになされたものであ
り、モータの過負荷状態を正確かつ短時間で検出するこ
とができ、これにより過負荷運転に対して十分な保護が
図れる装置を提供することを目的とする。
E.課題を解決するための手段 本発明は、モータの回転数及びトルクの各々について
予め定めた周期内に多数回サンプリングを行うサンプリ
ング部と、 このサンプリング部にて得たデータを取り込み、前記
周期の中に含まれるトルクのサンプリング値及びサンプ
リング数とに基づいて、かつ回転数のサンプリング値に
応じてその時刻のトルクのサンプリング値と過負荷定格
トルクとの比率変えて、当該周期におけるトルクの平均
値を算出し、その平均値が予め定められた過負荷定格ト
ルクの所定の割合を越えたときに過負荷検出信号を出力
する過負荷判定部とを有してなることを特徴とする。
F.作用 サンプリング部によりモータの回転数及びトルクを各
々Δｔの時間間隔でサンプリングし、周期をｌに設定す
ると、「従来技術」の項で述べた（１）式に対応する演
算は次の（４）式で表される。
ただしTsiはある周期におけるｉ番目のトルクサンプ
リング値、ｎは周期ｌにおけるサンプリング数（l/Δ
ｔ）、T0は例えば公称定格トルクである過負荷定格トル
クである。
そして過負荷判定部ではサンプリング部にて得たデー
タを取り込み、（４）式の演算を実行してRMS値を求め
る。なお直流モータではある回転数NBまではT0は一定で
あるが、NBを越えた界磁弱め範囲ではT0は減少するの
で、トルクサンプリング値は回転数のサンプリング値を
介してT0に応じた値に修正する。こうして得られた２乗
平均値が例えば50％・T0を越えると過負荷検出信号が発
せられる。
また過負荷判定部においては、（４）式の両辺をT0で
割った次の（５）式の演算を行っても同一の結果が得ら
れ、後述する実施例では（５）式の左辺の値を演算して
右辺の値と比較している。
ただしTiはｉ番目のトルクサンプリング値TsiとT0と
の比率（Tsi／T0）である。
本発明ではRMS値を求めるにあたってある周期の演算
を終えた後当該周期の次の周期のサンプリング値が整っ
てからRMS値を求める単純平均演算を行ってもよいし、
あるいはサンプリング数がｎ個に達した後新たにサンプ
リングをする度に古いデータを消去してRMS値を求める
移動平均演算を行ってもよい。
以上において本明細書のトルクとは、実トルクのみな
らずトルクに対応する例えば電機子電流も含まれるもの
とする。
G.実施例 第１図は本発明の実施例の構成を示す図であり、１は
直流モータよりなる低慣性駆動装置、２は駆動装置１の
トルクを検出するトルクメータ、３は供試体、例えば自
動変速機、４は吸収用ダイナモメータ、５は駆動装置１
の回転数を検出する回転数検出計である。６はコンピュ
ータであり、トルクメータ２及び回転数検出計５の各検
出値をサンプリングするサンプリング部７と、このサン
プリング部７にて得たデータを取り込んでトルクの２乗
平均値を求め、設定値と比較する過負荷判定部８とを有
している。９はCRT等の表示部である。
次に上述実施例の作用を第２図を参照しながら説明す
る。先ず駆動装置１を始動して供試変速機３を作動さ
せ、トルクメータ２よりのトルク検出値及び回転数検出
計５よりの回転数検出値をサンプリング部７によりサン
プリングする。サンプリング間隔については0.1秒と
し、過負荷状態の判定対象である周期は５分とする。従
ってこの場合１周期におけるサンプリング数は3000点と
なる。サンプリングを開始してからｉ番目のトルクサン
プリング値及び回転数サンプリング値を夫々Tsi、Niと
すると、過負荷判定部８にてTsi、Niを読み込んだ後、N
iとNBとを比較する。ここにNBは、この回転数を越える
と、モータの界磁弱め範囲になる境界値である。NiがNB
以下であれば、Tsiと予め定められた過負荷定格トルクT
NBとの比率Tsi／TNB＝Tiを求め、NiがNBを越えると、T
siとNiに対応する過負荷定格トルクＴとの比率（Tsi/
T）＝Tiを求める。このトルクＴの値は回転数に対応づ
けて予めメモリに格納されており、Niの値をアドレスと
して取り出される。こうして求められたTiはメモリ（図
示せず）に格納され、ｉが3000以下であれば次のサンプ
リングを行う。この場合次のサンプリングを行う前にｉ
番目までのサンプリング値に基づいてRMS値を求めれ
ば、スタート後５分経過前の過負荷保護を行うことがで
きる。ｉが3000を越えていれば移動平均演算処理、即ち
メモリ内のTiのうち最新に取り込んだデータから3000番
目のデータを消去し、メモリ内に常に3000個のデータが
保持されるシフト処理を行う。続いてメモリ内のデータ
のうちｋ番目のデータをTkとすると次の（６）式で表さ
れるRMS値を求める。
そしてRMS値が例えば0.5（50％）を越えていれば過負
荷検出信号を発し、越えていなければ次のサンプリング
を行う。ここで過負荷検出信号は表示部９に与えられて
警報表示「TR−DY過負荷」と表示されると共に、デジタ
ル信号としてシステム保護回路に与えられ、駆動装置
（TR−DY）の過負荷保護が行われる。
H.発明の効果 本発明によれば、低慣性駆動装置に代表される過負荷
定格で駆動されるモータについて、回転数及びトルクを
サンプリングし、各サンプリング値と周期とに基づいて
トルクの平均値を演算し、その値が設定値を越えたとき
に過負荷検出信号を出力しているため、モータの過負荷
状態を正確にかつ短時間で検出することができ、従って
過負荷運転に対して十分な保護が図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例を示す構成図、第２図は、同
実施例の処理の流れを示すフローチャート、第３図は、
ある運転パターンにおける負荷状態を示す説明図であ
る。 １…低慣性駆動装置、２…トルクメータ、５…回転数検
出計、６…コンピュータ、７…サンプリング部、８…過
負荷判定部。
フロントページの続き (72)発明者 後藤 隆 静岡県富士市今泉字鴨田700番地の１ ジャトコ株式会社内 (72)発明者 丸木 利光 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式 会社明電舎内 (72)発明者 永沼 征雄 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式 会社明電舎内 (56)参考文献 特開 昭52−132320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−87060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−111474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−38833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−31942（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−70936（ＪＰ，Ａ) 実公 昭58−43403（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭58−47425（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許3890832（ＵＳ，Ａ) 米国特許3898875（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】定格容量に対して過負荷で使用することを
    前提としたモータの過負荷監視装置において、 前記モータの回転数及びトルクの各々について予め定め
    た周期内に多数回サンプリングを行うサンプリング部
    と、 このサンプリング部にて得たデータを取り込み、前記周
    期の中に含まれるトルクのサンプリング値及びサンプリ
    ング数とに基づいて、且つ回転数のサンプリング値に応
    じてその時刻のトルクのサンプリング値と過負荷定格ト
    ルクとの比率変えて、当該周期におけるトルクの平均値
    を算出し、その平均値が予め定められた過負荷定格トル
    クの所定の割合を越えたときに過負荷検出信号を出力す
    る過負荷判定部とを有してなることを特徴とするモータ
    の過負荷監視装置。
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