JP2745166B2 - サーボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置 - Google Patents

サーボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置

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JP2745166B2
JP2745166B2 JP3120506A JP12050691A JP2745166B2 JP 2745166 B2 JP2745166 B2 JP 2745166B2 JP 3120506 A JP3120506 A JP 3120506A JP 12050691 A JP12050691 A JP 12050691A JP 2745166 B2 JP2745166 B2 JP 2745166B2
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heat
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、パワートランジスタ
及びサーボモータの熱モデルに基づいて発熱による損傷
を防止することができるサーボアンプ及びサーボモータ
の駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は従来のサーボアンプ及びサーボモ
ータの駆動制御装置を示すブロック回路図、図9は図8
のパワートランジスタの熱保護を示す熱モデル図、図1
0は図8のサーボモータの熱保護を示す熱モデル図、図
11は図8の制御部の保護曲線によりパワートランジス
タ及びサーボモータを熱保護する説明図、図12は階段
状の保護曲線によりパワートランジスタ及びサーボアン
プを熱保護する説明図である。図に於いて、100は3
相のAC入力を平滑して直流に変換するコンバータ、1
01は6個のパワートランジスタと同数のフライホイー
ルダイオード等からなるインバータで、制御(後述説
明)の指令によりコンバータ100からの直流分をスイ
ッチングしてサーボーモータ(後述説明)を駆動させ
る。102はU,V,W相及び回転子が永久磁石等から
なるサーボモータ(同期モータ)である。103はイン
バータ101からサーボモータ102のU相及びV相に
流れる電流値を検出する電流センサである。104はサ
ーボモータ3の回転速度及び回転位置(回転角度)を検
出するエンコーダ、105はCPU(メモリを含む)、
エンコーダインターフェース、A/D変換器、ベース駆
動回路及びCPU周辺素子等からなる制御部で、電流セ
ンサ103及びエンコーダー104からの検出値に基づ
いてメモリに格納された制御プログラムによりインバー
タ101を駆動制御する。尚、モータ制御プログラムは
インバータ101の各パワートランジスタの熱モデル
(流れる電流に対応して発熱量を換算し、その発熱量が
大きい場合に熱保護するモデル図)及びサーボモータ1
02の熱モデルに基づいて熱保護するためにインバータ
101の各パワートランジスタの駆動を停止するための
遮断時間が設定されている。
【0003】106は各パワートランジスタが動作して
いるときに発生する発熱量Wtr、107,110は各
パワートランジスタの冷却部(フィン等)の仮想熱容量
Cth1,Cth2、108,111は各パワートラン
ジスタの冷却部の仮想熱抵抗Rth1,Rth2であ
る。109は各パワートランジスタの発熱量Wtrと仮
想熱容量Cth1,Cth2並びに仮想熱抵抗Rth
1,Rth2により生ずる温度とアラーム温度(基準温
度)とを比較してアラーム温度より大きい場合にアラー
ムを出力するコンパレータ部である。112は各コンパ
レータ部109からのアラームをOR出力するOR出力
部である。113はサーボモータ102から発生する発
熱量Wm、114はサーボモータ102の熱容量Cm、
115はサーボモータ102の熱抵抗Rmである。
【0004】116はサーボモータ102定格電流よ
りも多く流れたときにサーボモータ102の焼損等を防
止するために電流遮断時間(保護動作時間sec)をプ
ロットしたサーボモータの熱限時曲線、117はパワー
トランジスタに定格電流よりも多く流れたときにパワー
トランジスタの焼損等を防止する為に電流遮断時間をプ
ロットしたパワートランジスタの熱限時曲線である。1
18,119は図6のパワートランジスタの熱モデル及
び図7のサーボモータの熱モデルに基づいて得られた保
護曲線で、この保護曲線に基づいた制御プログラムによ
りインバータ101を制御してサーボモータ102が駆
動される。120は上記保護曲線118,119とは別
に予め階段上の保護動作時間の制御プログラムにより設
定された保護曲線である。サーボモータの熱限時曲線1
16はサーボモータの発熱量Wmに基づいて(定格電流
以上の場合)予め定められたものである。又、パワート
ランジスタの熱限時曲線117もパワートランジスタの
発熱量に基づいて予め定められたものである。尚、図9
は2つの熱時定数(Cth1,Rth1及びCth2,
Rth2)に対して同一のパワートランジスタの熱容量
Wtr106が入力した時の熱モデル図で、どちらか一
方の熱時定数をもつ熱モデルがアラームレベル以上であ
る時にコンパレータ部109からアラーム信号が出力さ
れる。
【0005】従来のサーボアンプ及びサーボモータの駆
動制御装置は上記のように構成されており、図13はO
N/OFF動作により変動するパワートランジスタの発
熱量の説明図、図14は図8の動作を示す説明図であ
り、先ず、図13のパワートランジスタの発熱量から説
明する。
【0006】図に於いて、パワートランジスタの発熱量
は一般的にスイッチングの発熱量WswとスイッチON
時の発熱量Wonとに分けることができる。そして、ス
イッチングの発熱量Wswはパワートランジスタの動作
時のスイッチオン時間ton及び停止時のスイッチオフ
時間offに於いて電流の変動がないものとし、且つ、
パワートランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧Vce
及びコレクタ電流Icと仮定すると、Wsw=1/2E
I(ton1+ton2+toff1+toff2)f
=1/2EI(ton+toff)fの関係式が得られ
る。尚、Eはスイッチングにより得られる電圧レベル、
Iはスイッチングにより得られる電流レベルである。こ
こで、ton1はパワートランジスタのコレクタ電流が
一定値になるまでの立ち上がり時間、ton2はスイッ
チON時によりコレクタ電圧が一定値に下降するまでの
立ち下がり時間、toff1はスイッチOFF時に於け
るパワートランジスタのコレクタ電圧が一定値に上昇す
るまでの立ち上がり時間、toff2はスイッチOFF
時に於けるコレクタ電流がコレクタ電流が一定値に下降
するまでの時間立ち下がり時間、fはバワートランジス
タをON/OFFするスイッチング周波数(fは一般的
に一定値である)である。上式に於いて、ton(to
n1+ton2)時間及びtoff(toff1+to
ff2)時間が微小で直流電流Iに影響を与えなければ
スイッチングの発熱量Wswは直流電流Iに比例する。
又、スイッチON時の発熱量WonはスイッチON時の
パワートランジスタのON電圧Vce(sat)が電流
に無関係に一定であると仮定すると、スイッチON時の
発熱量Won=Vce(sat)Iになり直流電流Iに
比例する。又、この他に、パワートランスタ以外の発熱
量はパワートランジスタと並列に接続されたフライホイ
ールダイオードの発熱量もあるが微小であり、上記パワ
ートランジスタの発熱量と同様に直流電流Iに比例す
る。一方、サーボモータ102の発熱量Wmには銅損、
鉄損、機械損等があるが、その発熱量の殆どが銅損によ
るものであり、従って、サーボモータ102の発熱量W
mは直流電流の2乗に比例し、Wm=3RI2 (Rは
モータの相抵抗)の関係式が得られる。
【0007】次にインバータ及びサーボモータの動作を
説明する。先ず、制御部105からのスイッチング指令
により、例えば、インバータ101がパワートランジス
タ101a,101e,101fをオンさせると、図
に示すようにパワートランジスタ101aからサーボ
モータ102のU相を介して電流がW相及びV相に分流
し、その分流した電流がパワートランジスタ101e,
101fを介して流れ、サーボモータ102のU相,V
相,W相に流れる電流は図14に示すように位相差(θ
0,θ2,θ3)をもってサーボモータ102を回転さ
せる。そして、制御部105は順次にパワートランジス
タをONさせてサーボモータ102の回転子を連続して
回転させるようにする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のサ
ーボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置では、図1
1及び図12に示すように保護すべき熱限時曲線に対し
て熱モデルに基づいて得られた保護曲線との間が非常に
近くなり熱保護の余裕の少ないa点及び保護すべき熱限
時曲線に対して熱モデルに基づいた得られた保護曲線と
の間が非常に離れて過保護ぎみになるb点を有して相似
した保護曲線が得られないという問題があった。
【0009】又、図14に示すように位相角度θ1の位
置で停止して高トルクの電流を出力する場合、U相に流
れる電流値が通常の回転時の電流値と比べて21/2
の電流が流れ、従って、U相巻線には(21/2
2倍の電力が発生して図11及び図12の保護曲線では
熱保護に対応することができないという問題があった。
【0010】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたもので、いかなる条件に於いてもパワートラン
ジスタ及びサーボモータの熱保護をするために、全ての
電流使用領域に対して保護すべき熱限時曲線に相似した
保護曲線でパワートランジスタ及びサーボモータの熱保
護ができるサーボアンプ及びサーボモータの駆動制御装
置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明に係るサーボア
ンプ及びサーボモータの駆動制御装置は、サーボモータ
の回転速度及び回転角度を検出するエンコーダと、前記
サーボモータに流れる電流値を検出する電流センサと、
前記サーボモータを駆動し、パワートランジスタを有す
るサーボアンプと、前記電流センサにより検出された前
記電流値及び前記エンコーダーからの検出値に基づいて
サーボアンプを制御する制御部を備え、前記制御部は、
前記パワートランジスタの熱モデル及びサーボモータの
熱モデルに基づいて定めた保護曲線に基づいて前記サー
ボアンプを制御するサーボアンプ及びサーボモータの駆
動制御装置において、前記熱モデルは、前記電流センサ
から検出された電流値に基づいて算出された前記パワー
トランジスタの発熱量と、前記パワートランジスタの熱
抵抗並びに前記パワートランジスタの放熱用フィンの熱
抵抗及び熱容量からなり、前記保護曲線に基づいて前記
パワートランジスタの発熱温度を算出する熱モデル温度
算出手段と、この熱モデル温度算出手段により算出され
た温度が予め定められた温度以上のときにアラーム信号
を出力するアラーム信号出力手段と、このアラーム信号
出力手段からのアラーム信号を一定時間計数し、この値
が予め設定された値よりも大きい場合に前記サーボモー
タの駆動を停止させる熱保護制御手段とを備える。
【0012】又、サーボモータの回転速度及び回転角度
を検出するエンコーダと、前記サーボモータに流れる電
流値を検出する電流センサと、前記サーボモータを駆動
し、パワートランジスタを有するサーボアンプと、前記
電流センサにより検出された前記電流値及び前記エンコ
ーダーからの検出値に基づいてサーボアンプを制御する
制御部を備え、前記制御部は、前記パワートランジスタ
の熱モデル及びサーボモータの熱モデルに基づいて定め
た保護曲線に基づいて前記サーボアンプを制御するサー
ボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置において、前
記熱モデルは、前記電流センサから検出された電流値に
基づいて算出された前記サーボモータの各相毎の発熱量
と、前記サーボモータの各相毎の固定子巻線の熱抵抗並
びに前記サーボモータの各相毎の固定子巻線以外の熱抵
抗及び熱容量からなり、前記保護曲線に基づいて前記サ
ーボモータの各相毎の発熱温度を算出する熱モデル温度
算出手段と、この熱モデル温度算出手段により算出され
た温度が予め定められた温度以上のときにアラーム信号
を出力するアラーム信号出力手段と、このアラーム信号
出力手段からのアラーム信号を一定時間計数し、この値
が予め設定された値よりも大きい場合に前記サーボモー
タの駆動を停止させる熱保護制御手段とを備える。
【0013】又、サーボモータの回転速度及び回転角度
を検出するエンコーダと、前記サーボモータに流れる電
流値を検出する電流センサと、前記サーボモータを駆動
し、パワートランジスタを有するサーボアンプと、前記
電流センサにより検出された前記電流値及び前記エンコ
ーダーからの検出値に基づいてサーボアンプを制御する
制御部を備え、前記制御部は、前記パワートランジスタ
の熱モデル及びサーボモータの熱モデルに基づいて定め
た保護曲線に基づいて前記サーボアンプを制御するサー
ボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置において、前
記熱モデルは、前記電流センサから検出された電流値に
基づいて算出された前記パワートランジスタの前記サー
ボモータの各相に対応した各パワートランジスタ毎の発
熱量と、前記サーボモータの各相に対応した前記パワー
トランジスタ毎の熱抵抗並びに前記パワートランジスタ
毎の放熱用フィンの熱抵抗及び熱容量からなり、前記保
護曲線に基づいて前記パワートランジスタの前記サーボ
モータの各相に対応した各パワートランジスタ毎の発熱
温度を算出する熱モデル温度算出手段と、この熱モデル
温度算出手段により算出された温度が予め定められた温
度以上のときにアラーム信号を出力するアラーム信号出
力手段と、このアラーム信号出力手段からのアラーム信
号を一定時間計数し、この値が予め設定された値よりも
大きい場合に前記サーボモータの駆動を停止させる熱保
護制御手段とを備える。
【0014】又、エンコーダからの入力信号に基づいて
サーボモータの停止又は超低速を検出したときに前記パ
ワートランジスタの発熱量に対して切り換え指令を出力
するサーボモータ停止検出部を備え、このサーボモータ
停止検出部からの切り換え指令により、前記電流センサ
から検出された電流値に基づいて算出された前記パワー
トランジスタの発熱量に対して一定倍したものである。
【0015】又、アラーム信号出力手段からのアラーム
信号を、予め定められた時間だけ遅延させて出力する遅
延手段を備える。
【0016】
【作用】本発明に於いては、熱モデル温度算出手段によ
り、パワートランジスタの発熱量と、パワートランジス
タの熱抵抗並びにパワートランジスタの放熱用フィンの
熱抵抗及び熱容量からなる熱モデルに基づいて定めた保
護曲線に基づいて、パワートランジスタの発熱温度を算
出し、アラーム信号出力手段に出力する。アラーム信号
出力手段は、その発熱温度が所定の温度以上であるとア
ラーム信号を熱保護制御手段に出力し、熱保護制御手段
はそのアラーム信号を一定時間において計数しこの値が
予め設定された値よりも大きい場合にパワートランジス
タをオフしてサーボモータを停止させる。
【0017】又、熱モデル温度算出手段により、サーボ
モータの各相毎の発熱量と、前記サーボモータの各相毎
の固定子巻線の熱抵抗並びに前記サーボモータの各相毎
の固定子巻線以外の熱抵抗及び熱容量からなる熱モデル
に基づいて定めた保護曲線に基づいて、パワートランジ
スタの発熱温度を算出し、アラーム信号出力手段に出力
する。アラーム信号出力手段は、その発熱温度が所定の
温度以上であるとアラーム信号を熱保護制御手段に出力
し、熱保護制御手段はそのアラーム信号を一定時間にお
いて計数しこの値が予め設定された値よりも大きい場合
にパワートランジスタをオフしてサーボモータを停止さ
せる。
【0018】又、熱モデル温度算出手段により、サーボ
モータの各相に対応した各パワートランジスタ毎の発熱
量と、サーボモータの各相に対応したパワートランジス
タ毎の熱抵抗並びにパワートランジスタ毎の放熱用フィ
ンの熱抵抗及び熱容量からなる熱モデルに基づいて定め
た保護曲線に基づいて、パワートランジスタの発熱温度
を算出し、アラーム信号出力手段に出力する。アラーム
信号出力手段は、その発熱温度が所定の温度以上である
とアラーム信号を熱保護制御手段に出力し、熱保護制御
手段はそのアラーム信号を一定時間において計数しこの
値が予め設定された値よりも大きい場合にパワートラン
ジスタをオフしてサーボモータを停止させる。
【0019】又、サーボモータ停止検出部により、エン
コーダからの入力信号に基づいてサーボモータの停止又
は超低速を検出したときにパワートランジスタの発熱量
に対して切り換え指令を出力し、電流センサから検出さ
れた電流値に基づいて算出されたパワートランジスタの
発熱量に対して一定倍する。
【0020】又、遅延手段により、アラーム信号出力手
段からのアラーム信号を、予め定められた時間だけ遅延
させて出力する。
【0021】
【実施例】図1はこの発明の一実施例に係るパワートラ
ンジスタの熱モデル図(1)、図2はこの発明の一実施
例に係るパワートランジスタの熱モデル図(2)、図3
はこの発明の一実施例に係るパワートランジスタの熱モ
デル図(3)、図4はこの発明の一実施例に係るサーボ
モータの熱モデル図、図5はパワートランジスタの熱モ
デル図、図6はパワートランジスタの熱モデル及びサー
ボモータの熱モデルに基づいて得られた保護曲線を示す
説明図であり、これらの熱モデルに基づいて制御プログ
ラム(熱保護制御プログラム)が作成されており、10
0〜106,109は従来と同じものである。
【0022】図に於いて、1はパワートランジスタのベ
ース部等に発生する熱抵抗Rtr、2はパワートランジ
スタのフィンによる熱容量Cfin、3はパワートラン
ジスタのフィンによる熱抵抗Rfinである。4はサー
ボモータ102の回転をエンコーダ104出力より検出
して、その検出値に基づいて切換スイッチを切り換える
サーボモータ停止検出部である。5はサーボモータの回
転時の1乗数部、6はサーボモータの停止時又は超低速
時の21/2 乗数部で、回転時には切換スイッチが1乗数
部5に切り換えられ、又、停止時及び超低速時には切換
スイッチが21/2 乗数部6に切り換えられてその切換ス
イッチを介して入力するパワートランジスタの発熱量W
trに対し乗算して出力する。この21/2 乗数部6を設
けることによりサーボモータの停止時又は超低速時(高
トルクの電流が出力されている)に於いてパワートラン
ジスタから発生する発熱量に対して熱保護することがで
きる。7,7a,7bはコンパレータ部109からのア
ラーム信号を遅延させる遅延部で、パワートランジスタ
の過渡熱抵抗(熱容量)を保護すべき熱限時曲線に近似
させるために、又、サーボモータの過渡熱抵抗を保護す
べき熱限時曲線に近似させるために設けられている。
尚、その保護すべき熱限時曲線に近似させるために固定
子巻線の熱抵抗に並列に熱容量を付加させても同じ作用
をなす。
【0023】8はサーボモータのU相の発熱量Wmu、
9はサーボモータのU相の固定子巻線の熱抵抗Rwu、
10はサーボモータのV相の発熱量Wmv、11はサー
ボモータのV相の固定子巻線の熱抵抗Rwv、12はサ
ーボモータのW相の発熱量Wmw、13はサーボモータ
のW相の固定子巻線の熱抵抗Rww、14はサーボモー
タの固定子巻線以外の熱抵抗CF、15はサーボーモー
タの固定子巻線以外の熱容量RFである。尚、サーボモ
ータのU相、V相、W相に流れる電流をIu、Iv、I
wとすると、U相がWmu=R・Iu2 、V相がWm
v=R・Iv2及びW相がWmw=R・Iw2 のそれ
ぞれの発熱量が発生する(Rはモータの相抵抗であ
る)。又、U相、V相、W相の固定子巻線の熱抵抗は、
一般的にRwu=Rwv=Rwwの関係にある。
【0024】16はパワートランジスタの上アームU相
の発熱量Wpu、17はパワートランジスタの上アーム
U相の熱抵抗Rpu、18はパワートランジスタの上ア
ームV相の発熱量Wpv、19はパワートランジスタの
上アームのV相の熱抵抗Rpv、20はパワートランジ
スタのW相の発熱量Wpw、21はパワートランジスタ
W相の熱抵抗Rpw、22はパワートランジスタの下ア
ームU相の発熱量Wnu、23はパワートランジスタの
下アームU相の熱抵抗Rnu、24はパワートランジス
タの下アームV相の発熱量Wnv、25はパワートラン
ジスタの下アームV相の熱抵抗Rnv、26はパワート
ランジスタの下アームW相の発熱量Wnw、27はパワ
ートランジスタの下アームW相の熱抵抗Rnw、28は
各パワートランジスタのフィンの熱容量Cfin、29
は各パワートランジスタのフィンの熱抵抗Rfinであ
る。尚、各相ともサーボアンプからサーボモータの方向
に電流が流れている時に上アームのパワートランジスタ
(Wpu=K|Iu|,Wpv=K|Iv|,Wpw=
K|Iw|,K:比例定数)が発熱し、サーボモータか
らサーボアンプの方向に電流が流れている時は下アーム
のパワートランジスタ(Wnu=K|Iu|,Wnv=
K|Iv|,Wnw=K|Iw|,K:比例定数)が発
熱する。又、上アーム及び下アームのU,V,W相の熱
抵抗は、一般にRpu=Rpv=Rpw=Rnu=Rn
v=Rnwの関係にある。
【0025】30は図1〜図5の熱モデルに基づいて保
護すべき熱限時曲線に近似させた保護曲線である。この
保護曲線30は定格電流に対して100〜300%程度
電流値ではフィンの熱抵抗及び熱容量の影響を受けて1
次遅れの熱限時曲線になっている。しかし、定格電流に
対して400%程度になるとパワートランジスタの熱抵
抗の影響を受けて保護動作時間が急速に速くなる。又、
定格電流に対して400%以上では動作時間が一定値に
なっているのは遅延部により動作を停止させているため
である。尚、保護曲線30に対応する制御プログラムは
制御部105のメモリに格納されている。112a,1
12bは各遅延部で遅延されたアラーム信号をOR出力
するOR出力部である。
【0026】この発明のサーボアンプ及びサーボモータ
の駆動制御装置は上記のように構成されており、図7は
制御部のメモリに格納された熱保護処理プログラムのフ
ローチャートであり、その動作を説明する。ステップ1
に於いて、制御部105はU相、V相に設けられたセン
サ103で検出された電流値をA/D変換器を介してメ
モリに読み取る。尚、W相の電流値はU相及びV相の検
出された電流値から算出される。ステップ2に於いて、
A/D変換器から読み込んだ電流値(算出された電流値
も含む)をもとに各パワートランジスタ及びサーボモー
タの各相の発熱量を算出する制御プログラムに基づいて
計算する。ステップ3に於いて、制御部105はエンコ
ーダ104で検出されたサーボモータ102の回転数を
エンコーダインターフェースを介して読み取る。ステッ
プ4に於いて、制御部105はエンコーダ104で検出
された検出値がサーボモータ102の停止又は超低速の
回転値であるかどうか判断し、停止又は超低速の回転で
ある場合はステップ5に進み、停止又は超低速の回転で
ない場合はステップ6に進む。ステップ5に於いて、制
御部105は上記算出されたパワートランジスタの発熱
量に対して21/2倍した発熱量を算出する。ステップ
7に於いて、制御部105は図1〜図5に示す熱モデル
に基づいた熱保護制御プログラムによりパワートランジ
スタの発熱温度及びサーボモータの発熱温度が算出さ
れ、ステップ7に進む。ステップ7に於いて、制御部1
05はステップ6で求められたパワートランジスタ及び
サーボモータの発熱温度がアラームレベル値(設定温
度)より大きいかどうか判断し、それらの発熱温度がア
ラームレベル値よりも小さい場合はステップ1に戻り、
それらの発熱温度がアラームレベル値よりも大きい場合
はステップ8に進む。ステップ8に於いて、制御部10
5は予め定められたサンプリング時間(例えば0.5秒
間)内でアラーム数をサンプリングして計数しステップ
9に進む。ステップ9に於いて、制御部105はサンプ
リング時間内でサンプリングされた値が予め設定された
値以上であるかどうか判断し、予め設定された値よりも
小さい場合はステップ1に戻り、その値よりも大きい場
合はステップ10に進む。ステップ10に於いて、制御
部105はアラームを発生すると共にサーボアンプのパ
ワートランジスタをオフしてサーボモータを停止させ
る。
【0027】この様に、パワートランジスタの熱抵抗、
パワートランジスタのフィンの熱容量、パワートランジ
スタのフィンの熱抵抗、サーボモータの各相の固定子巻
線の熱抵抗、サーボモータの固定子巻線以外の熱抵抗及
びサーボモータの固定子巻線以外の熱容量をそれぞれ分
離し、且つ、サーボモータの停止又は超低速時に於ける
高トルクによる発熱量に対応し、更に、パワートランジ
スタ及びサーボモータの過渡的熱抵抗を考慮した熱モデ
ルに基づいて制御することにより保護すべき熱限時曲線
に相似した保護曲線でパワートランジスタ及びサーボモ
ータを駆動制御することができ駆動装置の異常な発熱を
未然に防止することができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、パワート
ランジスタの熱モデルを実際の熱回路に等価させ、或い
はパワートランジスタ及びサーボモータの熱モデルを実
際の熱回路に等価させるようにしたので、パワートラン
ンジスタ又はサーボモータを保護すべき熱限時曲線に相
似した熱保護曲線で駆動制御され、全ての電流使用領域
で熱保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るパワートランジスタ
の熱モデル図(1)である。
【図2】この発明の一実施例に係るパワートランジスタ
の熱モデル図(2)である。
【図3】この発明の一実施例に係るパワートランジスタ
の熱モデル図(3)である。
【図4】この発明の一実施例に係るサーボモータの熱モ
デル図である。
【図5】この発明の一実施例に係る各パワートランジス
タの熱モデル図である。
【図6】パワートランジスタの熱モデル及びサーボモー
タの熱モデルに基づいて得られた保護曲線を示す説明図
である。
【図7】制御部のメモリに格納された熱保護処理プログ
ラムのフローチャートである。
【図8】従来のサーボアンプ及びサーボモータの駆動制
御装置を示すブロック回路図である。
【図9】図8のパワートランジスタの熱保護を示す熱モ
デル図ある。
【図10】図8のサーボモータの熱保護を示す熱モデル
図である。
【図11】図8の制御部の保護曲線によりパワートラン
ジスタ及びサーボモータを熱保護する説明図である。
【図12】階段状の保護曲線によりパワートランジスタ
及びサーボアンプを熱保護する説明図である。
【図13】ON/OFF動作により変動するパワートラ
ンジスタの発熱量の説明図である。
【図14】図8の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
1 パワートランジスタの熱抵抗 2 フィンの熱容量 3 フィンの熱抵抗 4 サーボモータ停止検出部 5 1乗数部 6 21/2乗数部 7 遅延部 8 サーボモータのU相の発熱量 9 サーボモータのU相の固定子巻線の熱抵抗 10 サーボモータのV相の発熱量 11 サーボモータのU相固定子巻線の熱抵抗 12 サーボモータのW相の発熱量 13 サーボモータのW相の固定子巻線の熱抵抗 14 サーボモータの固定子巻線以外の熱抵抗 15 サーボモータの固定子巻線以外の熱容量 16 パワートランジスタの上アームU相の発熱量 17 パワートランジスタの上アームU相の熱抵抗 18 パワートランジスタの上アームV相の発熱量 19 パワートランジスタの上アームV相の熱抵抗 20 パワートランジスタの上アームW相の発熱量 21 パワートランジスタの上アームW相の熱抵抗 22 パワートランジスタの下アームU相の発熱量 23 パワートランジスタの下アームU相の熱抵抗 24 パワートランジスタの下アームV相の発熱量 25 パワートランジスタの下アームV相の熱抵抗 26 パワートランジスタの下アームW相の発熱量 27 パワートランジスタの下アームW相の熱抵抗 28 各パワートランジスタのフィンの熱容量 29 各パワートランジスタのフィンの熱抵抗 30 保護カーブ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サーボモータの回転速度及び回転角度を
    検出するエンコーダと、前記サーボモータに流れる電流
    値を検出する電流センサと、前記サーボモータを駆動
    し、パワートランジスタを有するサーボアンプと、前記
    電流センサにより検出された前記電流値及び前記エンコ
    ーダーからの検出値に基づいてサーボアンプを制御する
    制御部を備え、前記制御部は、前記パワートランジスタ
    の熱モデル及びサーボモータの熱モデルに基づいて定め
    た保護曲線に基づいて前記サーボアンプを制御するサー
    ボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置において、 前記熱モデルは、前記電流センサから検出された電流値
    に基づいて算出された前記パワートランジスタの発熱量
    と、前記パワートランジスタの熱抵抗並びに前記パワー
    トランジスタの放熱用フィンの熱抵抗及び熱容量からな
    り、 前記保護曲線に基づいて前記パワートランジスタの発熱
    温度を算出する熱モデル温度算出手段と、 この熱モデル温度算出手段により算出された温度が予め
    定められた温度以上のときにアラーム信号を出力するア
    ラーム信号出力手段と、 このアラーム信号出力手段からの アラーム信号を一定時
    間計数し、この値が予め設定された値よりも大きい場合
    に前記サーボモータの駆動を停止させる熱保護制御手段
    とを備えたことを特徴とするサーボアンプ及びサーボモ
    ータの駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 サーボモータの回転速度及び回転角度を
    検出するエンコーダと、前記サーボモータに流れる電流
    値を検出する電流センサと、前記サーボモータを駆動
    し、パワートランジスタを有するサーボアンプと、前記
    電流センサにより検出された前記電流値及び前記エンコ
    ーダーからの検出値に基づいてサーボアンプを制御する
    制御部を備え、前記制御部は、前記パワートランジスタ
    の熱モデル及びサーボモータの熱モデルに基づいて定め
    た保護曲線に基づいて前記サーボアンプを制御するサー
    ボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置において、 前記熱モデルは、前記電流センサから検出された電流値
    に基づいて算出された前記サーボモータの各相毎の発熱
    量と、前記サーボモータの各相毎の固定子巻線の熱抵抗
    並びに前記サーボモータの各相毎の固定子巻線以外の熱
    抵抗及び熱容量 からなり、 前記保護曲線に基づいて前記サーボモータの各相毎の発
    熱温度を算出する熱モデル温度算出手段と、 この熱モデル温度算出手段により算出された温度が予め
    定められた温度以上のときにアラーム信号を出力するア
    ラーム信号出力手段と、 このアラーム信号出力手段からの アラーム信号を一定時
    間計数し、この値が予め設定された値よりも大きい場合
    に前記サーボモータの駆動を停止させる熱保護制御手段
    とを備えたことを特徴とするサーボアンプ及びサーボモ
    ータの駆動制御装置。
  3. 【請求項3】 サーボモータの回転速度及び回転角度を
    検出するエンコーダと、前記サーボモータに流れる電流
    値を検出する電流センサと、前記サーボモータを駆動
    し、パワートランジスタを有するサーボアンプと、前記
    電流センサにより検出された前記電流値及び前記エンコ
    ーダーからの検出値に基づいてサーボアンプを制御する
    制御部を備え、前記制御部は、前記パワートランジスタ
    の熱モデル及びサーボモータの熱モデルに基づいて定め
    た保護曲線に基づいて前記サーボアンプを制御するサー
    ボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置において、 前記熱モデルは、前記電流センサから検出された電流値
    に基づいて算出された前記パワートランジスタの前記サ
    ーボモータの各相に対応した各パワートランジスタ毎の
    発熱量と、前記サーボモータの各相に対応した前記パワ
    ートランジスタ毎の熱抵抗並びに前記パワートランジス
    タ毎の放熱用フィンの熱抵抗及び熱容量からなり、 前記保護曲線に基づいて前記パワートランジスタの前記
    サーボモータの各相に対応した各パワートランジスタ毎
    の発熱温度を算出する熱モデル温度算出手段と、 この熱モデル温度算出手段により算出された温度が予め
    定められた温度以上のときにアラーム信号を出力するア
    ラーム信号出力手段と、 このアラーム信号出力手段からの アラーム信号を一定時
    間計数し、この値が予め設定された値よりも大きい場合
    に前記サーボモータの駆動を停止させる熱保護制御手段
    とを備えたことを特徴とするサーボアンプ及びサーボモ
    ータの駆動制御装置。
  4. 【請求項4】 エンコーダからの入力信号に基づいてサ
    ーボモータの停止又は超低速を検出したときに前記パワ
    ートランジスタの発熱量に対して切り換え指令を出力す
    るサーボモータ停止検出部を備え、 このサーボモータ停止検出部からの切り換え指令によ
    り、前記電流センサから検出された電流値に基づいて算
    出された前記パワートランジスタの発熱量に対して一定
    倍したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記
    載のサーボアンプ及びサーボモータの駆動制御装置。
  5. 【請求項5】 アラーム信号出力手段からのアラーム信
    号を予め定められた時間だけ遅延させて出力する遅延
    手段を備えたたことを特徴とする請求項1乃至4のいず
    れかに記載のサーボアンプ及びサーボモータの駆動制御
    装置。
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