JP4736006B2 - モータ始動制御装置およびモータ始動における保護方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にモータのスタータの制御装置に関し、特にモータの機能を有効に使用する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気機械的モータの多くは、始動中およびモータの動作中に、モータを保護するためにバイメタル式の過負荷素子を使用している。標準的な過負荷素子にはモータ電流が導通され、それによって加熱して応力がかかった状態になり、素子の形状が変化する。ある種の高馬力の用例では、変流器を使用して過負荷素子に電力が供給される。変流器はモータの電流に比例する電流を供給して、電流があるレベルに達すると素子を変形させる。
【０００３】
モータが遮断され、または負荷状態により過負荷状態からトリップしても（trip)、バイメタル素子は、モータが再び安全に始動できるか否かに関わりなく冷却するまでは応力がかかった状態に留まっている。始動コマンドが受信されても、バイメタル素子が未だに応力がかかった状態に留まっている場合は、モータの始動は阻止される。反対に、バイメタル素子が冷却し、通常位置に戻ると、過負荷接点によって、モータの温度に関わりなくモータが始動できるようになる。さらに、過負荷素子は最前の過負荷状態によりまだ熱いので、特定のクラスのモータに許可できる熱量はバイメタル素子に残されている熱量分だけ減少し、それによって、過負荷素子に再び応力がかかり、状態が変化して、モータが適切な動作速度を達成することが阻まれる。
【０００４】
ソリッドステート制御のモータ始動装置（スタータ）の場合、モータが一旦遮断される、すなわち、負荷状態によりプロセッサ過負荷がトリップすると、モータ回路の導電体上に配置されているサーミスタ素子は、モータが停止した後も加熱状態に留まる。サーミスタ素子が高いサーミスタ抵抗に因り高電圧信号を送出中に、再始動コマンドが与えられると、プロセッサはこれに応動してモータ保護装置と結合するか、または回路を遮断して、モータの始動を阻止する。サーミスタ素子が僅かだけ冷却されるが、しかしモータ回路内に保持されている熱量に因り依然として加熱状態にある場合は、低電圧信号を発生する。
【０００５】
次にプロセッサはモータ保護装置を引き外すか、または回路を遮断して、モータの始動を可能にする。しかし、サーミスタ素子はモータの導体回路内の余熱量によって加熱状態にあるので、特定のクラスのモータの始動には極めて低いさらなる熱量しか許可されない。このように、プロセッサはサーミスタ素子の抵抗値が再び変化したことを検知し、モータが負荷状態で適切な動作速度に達することを阻止する。モータが完全な始動のための適切な動作速度に達するためには、サーミスタ素子とモータの導体は、周囲温度まで冷却されなければならず、それには一般的には所定のクラスに必要である以上に長い時間を要する。
【０００６】
さらに別のマイクロプロセッサによる過負荷保護方式は、信号処理、測定、および基準電圧と比較するために各種のソリッドステート部品に信号を供給するトロイドを使用している。信号電圧が過負荷状態に達すると、マイクロプロセッサはこれに応動してモータ保護回路と結合し、モータを停止する。しかし、モータが停止コマンドによって、またはプロセッサの過負荷コマンドによって停止した時、モータは一般的には極めて熱い。
【０００７】
再始動コマンドが与えられると、プロセッサはモータの再始動を試みる。モータ内の余熱はモータ巻線の内部抵抗を上昇させ、ひいてはモータへの始動電流を実質的に低減する。そこで始動電流が低減することにより、モータはプロセッサの過負荷電子素子が標準的に許可するよりも長く始動曲線のインラッシュ部分に留まり、モータ保護回路と結合することにより、モータを早期に停止させる。
【０００８】
始動中に発生する不都合なトリップによって、モータおよびこれが駆動している負荷に不要な応力をかけ、システム全体の機械的寿命が短縮する。従って完全な始動を可能にし、かつこのような不都合なトリップ（引き外し）を回避するために、過負荷素子およびモータ部品を周囲温度まで冷却しなければならない。加えて、不充分な時間に亘るこのような大きなインラッシュ(inrush)によって、モータの完全な始動が阻害されて前述のような応力と機械的な寿命の短縮の原因になるばかりではなく、電力の無駄になるので、電気設備の電気料金が高くなる。
【０００９】
モータ・コントローラに充分な冷却時間を与えるために、固定時間遅延方式を採用して上記の問題点を克服する幾つかの試みがなされたが、上記の問題点を充分に克服することはできなかった。例えば、冷却時間の設定が長すぎると、モータの次の始動までの時間が遅延し、製造または生産性を損なう。冷却時間の設定が短すぎると、過負荷の不都合なトリップ動作が発生し、前述の例と同様にモータの始動が阻まれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、バイメタル素子および／または固定時間遅延の必要がなくなり、モータ始動装置が充分に冷却し、安全に始動できるか否かを判定でき、同時に時間当たりの最高始動回数を超えないようにする頻繁な始動保護およびエコノマイザ(economizer)方式を備えることが望まれる。
【００１１】
本発明は、システム全体のコストを大幅に付加することなく、前述の問題点を解決するモータ始動制御装置およびモータ始動における保護方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周囲温度と、過負荷温度と、モータ状態とに基づいてモータを迅速かつ連続的に何回か完全に始動させることができる制御装置を提供することによって上記の問題点を解決する。制御装置はモータおよびソフト始動装置の冷却特性とをモデル化し、これらを実際の周囲温度およびソフト始動装置の磁極温度、およびモデル化された外部周囲温度と比較する。次に、最前に成功した始動条件との別の比較が行われ、制御装置によって現在の始動の試みが成功するものと判定された場合は、さらに別のチェック・ステップによって、顧客の希望および工場仕様に基づいて、現在の始動が時間当たりの最高始動回数内にあるか否かが判定される。
【００１３】
条件が満たされていれば、始動が許可される。満たされていない場合は、始動フラグが作成され、ディジタル表示装置によって、始動が成功裏に達成されるまでの必要な時間が表示される。この表示装置はさらに、時間当たりに許可される最高始動回数、および実行された実際の始動回数をも表示することができる。
【００１４】
本発明に基づいて、このようなモータ始動装置と共に使用されるモータ始動制御装置は、モータ始動装置内に設けられ、モータ始動装置の回りの周囲温度を検出する周囲温度センサと、モータ始動装置の動作温度を判定するために、モータ始動装置内の各パワー磁極ごとの磁極温度センサとを含んでいる。磁極温度センサは、モータ始動装置内に取り付けられた導電性のパワー磁極と熱伝達し、前記パワー磁極の温度を監視するように配置され、前記パワー磁極が電源とモータとの間で電力を送り出し、前記パワー磁極の前記温度を示す磁極温度信号を生じさせる。
処理装置が周囲温度センサおよび磁極温度センサに接続され、周囲温度および磁極温度を周期的に収集し、モータの始動装置の冷却特性をモデル化するようにプログラムされる。マイクロプロセッサはさらに、現在収集されている周囲温度および磁極温度をモデル化された冷却特性と比較し、始動が許可される前に、モータ始動装置が安全始動温度まで冷却したか否かを判定する。
【００１５】
本発明の別の態様に基づいて、モータおよびモータ始動装置を保護し、頻繁な始動保護およびエコノマイザ機能を提供する方法は、モータ始動装置内の各パワー磁極の周囲温度と磁極温度とを、モータ始動装置の温度の示度として周期的に監視するステップを含んでいる。このプロセスは、モータ始動装置の温度が安全始動温度まで冷却されていることを保証するためにモータ始動装置の温度を周期的にチェックして、冷却されている場合は、現在の始動パラメータが安全範囲内にあることを保証する。安全範囲内にある場合は、所定時間当りの最高始動回数を超えておらず、モータの始動が可能になる。そうでない場合は、プロセスは始動が成功するようになるまで、モータ始動装置をさらに冷却させる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様に基づいて、モータ始動制御装置は、モータが遮断された後で冷却特性をモデル化するために、モータと、周囲温度センサおよび磁極温度センサを有するモータ始動装置と、マイクロプロセッサとを保護するように構成されている。冷却特性は始動装置、モータ、および動作環境の物理特性と共に、周囲温度センサおよび磁極温度センサによって収集された周囲温度および磁極温度に基づくものである。この制御装置は、始動が許可される前にモータが充分に冷却したこと、および別のモータ始動が許可される前に所定時間当りの最高可動回数を超えていないことを保証する。
【００１７】
本発明のその他の様々な特徴、目的、および利点は以下の詳細な説明と図面から明らかにされる。図面は、本発明を実施するのに考えられる最良の形態を示すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、電源１５に接続されたモータ１４を制御するモータ始動装置（スタータ）１２を有するモータ始動システムに組み込まれた、本発明に基づくモータ始動制御装置１０のブロック図である。モータ始動制御装置１０はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＰＬＣ、または電気信号処理用のその他の素子などの中央処理装置２８を含んでいる。モータ始動制御装置１０は、メモリ２９に格納されているルックアップ表と共に、始動装置１２の動作温度、始動装置の内部周囲温度、動作環境の外部周囲温度、およびモータ１４の温度に基づいてモータ始動装置１２の機能を制御する。温度および熱保護に加えて、制御装置１０は、始動が成功しないと見なされ、さらに遅延およびエネルギの無駄を引き起こすと見られる始動の試みを阻止しつつ、頻繁な始動を可能にする。
【００１９】
図１に示すように、本発明の制御装置１０は、３相モータ始動装置の用例で示されている。公知の態様で、一部はコイル１６、１８および２０を制御することによって、また一部はブロック図の形式でパワー磁極Ａ２２、パワー磁極Ｂ１４、およびパワー磁極Ｃ２６として示されている、標準的には２つの導通バス棒の間に把持されている一対のＳＣＲ（図示せず）を制御することによって、モータ始動装置１２は電力を３相電源１５からモータ１４へと供給する。
【００２０】
モータ始動制御装置１０のマイクロプロセッサ２８は、多数の温度センサからの入力信号を受ける。好適な実施形態では、温度センサ３０、３２、３４は各々のパワー磁極Ａ、Ｂ、Ｃ上に配置されている。すなわち、温度センサ３０はパワー磁極２２と熱伝達し、温度センサ３２はパワー磁極２４と熱伝達し、また温度センサ３４はパワー磁極２６と熱伝達している。周囲温度センサ３６もモータ始動装置１２内に配置され、マイクロプロセッサ２８に接続されている。好適な実施形態では、磁極の周囲の、およびモータ始動装置１２を格納するハウジング内の温度を検出するように周囲温度センサ３６は磁極ＡとＢ、または磁極ＢとＣ、との間のカバー・アセンブリ内に配置されている。
【００２１】
マイクロプロセッサ２８はさらに、故障が検知された場合にモータが遮断されることを防止するため、ディップ・スイッチ等の、温度保護制御装置に優先することができる少なくとも１つの入力３８を受けることができる。この制御装置は故障を故障表示装置４０に示し、表示することができる。優先機能は一般的には、プロセスの機能を保持するためにモータを犠牲にすることができる重要なプロセスでのみ使用される。
【００２２】
モータ始動装置１２はさらに、各々のパワー磁極２２、２４および２６にそれぞれ実装されたヒートシンク４２、４４および４６をも含んでいる。各パワー磁極２２、２４および２６はさらに、空気をモータ始動装置１２の負荷側５４に引き込み、空気を各ヒートシンク４２、４４および４６を横切って動かし、空気をモータ始動装置１２のライン側５６から排気するための関連ファン４８、５０、および５２を有している。マイクロプロセッサ２８はファン４８、５０および５２を駆動するファン駆動装置５８に接続されている。マイクロプロセッサ２８はさらに、コイル１６、１８および２０を制御する出力制御線６０と、各パワー磁極２２、２４および２６のＳＣＲを制御するために接続されている出力制御線６２とを有している。
【００２３】
モータ始動装置１２はさらに、表示装置１３をモータ始動装置１２に、または遠隔位置に実装できるように、外部接続で表示装置１３に接続することもできる。内部では、表示装置１３はプロセッサ２８に接続され、図２を参照してさらに後述するように、熱保護制御装置が起動した後の次の始動までの時間を表示するために利用される。
【００２４】
表示装置１３はさらに、時間当たりに許可される最高始動回数、並びに始動の試みも含めた時間当たりの実際の全始動回数をも表示することができる。このようにして、オペレータは要求された始動が許可された最高始動回数を超えているか否かを簡単に判定することができる。故障表示装置４０は一般に警報ランプであるが、表示装置１３は、好適には次の始動までの計算された時間を示すためにディジタル読取り表示装置である。
【００２５】
ここで、本発明のモータ始動制御装置の動作を図２および図３を参照して説明する。図２を参照すると、マイクロプロセッサは、始動コマンド６４が出されると、モータの始動の前に６６でモータ始動装置の温度を読取るようにプログラムされている。温度読取りはサブルーチンであり、図３を参照して説明するように、図２の主アルゴリズムで周期的に呼び出される。
【００２６】
図３に示すように、温度読取りサブルーチン２００が呼び出されると、マイクロプロセッサは先ず第１温度センサ３０からパワー磁極Ａの温度を読取り（２０２）、アナログ信号をディジタル信号に変換した後で、その結果がメモリに記憶される（２０４）。次に、パワー磁極Ｂの温度が読取られ（２０６）、アナログ信号からディジタル信号に変換され、その結果が２０８でメモリに記憶される。パワー磁極Ｃの温度を収集するために第３温度センサ３４が読取られ、２１２でディジタル値として記憶される。周囲温度は２１４で、周囲温度センサ３６を検知することによって読取られ、２１６で信号は変換されて記憶され、温度読取りサブルーチンは図２の主アルゴリズムに戻る（２１８）。
【００２７】
再び図２を参照すると、温度読取りサブルーチン（２００）が６６で終了した後、初期値が６８で保存され、モータは始動できるようになる（７０）。すなわち、本発明の頻繁な始動保護およびエコノマイザ制御装置は、モータ始動装置の制御を主制御装置に委ねるが、これは本発明の主題ではない。
【００２８】
モータが一旦作動すると、パワー磁極と周囲の温度が７２で読取られ、初期始動パラメータとして記憶される（７４）。プロセッサは始動装置内の周囲温度センサ３６によって発生した周囲温度信号を利用して、メモリ２９に記憶されている所定の環境データと共に、外部温度の温度プロファイルをモデル化する。すなわち、外部の周囲モデルは地理的領域の温度、建物／地帯の位置、および稼働日のカレンダの関数である。これらは好適なパラメータであるが、他のこのような要因も外部の周囲モデルを判定するために利用できる。
【００２９】
また、周囲温度信号を利用して、磁極温度信号と共に、始動装置温度をモデル化し（７８）、かつモータ温度をモデル化（８０）して、その結果はルックアップ表の形式でメモリ２９に記憶される。モータ温度のモデル８０は、モータが遮断され、温度が通常の冷却サイクル中に周期的に読取られた後に収集された冷却温度プロファイルを含んでいる。
【００３０】
始動装置の温度モデルは、始動装置のフレームのサイズ、ＦＬＡ（全負荷アンペア数）率、ＦＬＡの継続期間、時間当たりに要求された始動回数、および時間当たりの始動の継続期間のような仕様と共に、３極温度センサ３０、３２、３４の関数である。加えて、モータのロック・ロータ・カウント（ＬＲＣ）およびモータのＬＲＣ継続期間をトリップのクラスおよび使用されたワイヤのゲージと共に始動装置の温度モデルに要因として含めることができる。
【００３１】
モータ冷却の温度プロファイルには、ＦＬＡおよびＦＬＡの継続期間、時間当たりの始動回数、時間当たりの始動の継続期間などの始動装置と同じデータの多くが含まれる。さらに、始動装置とは異なる場合は、地理的領域および／または地帯、建物の中の位置、およびモータを作動する日中時間を含む、モータの特定のロケーションも含まれる。モータのサービス要因、モータの馬力、およびモータのフレーム・サイズを含むモータ製造の仕様も冷却モデルに利用される。
【００３２】
ここで再び図２を参照すると、温度比較モジュール８２で、始動装置の部品と負荷の温度を利用して、始動装置全体の現在の温度が判定され、温度の上昇をシステムによって監視することができる。温度比較モジュール８２で、冷却曲線は内部および外部の周囲温度と比較される。さらに、磁極温度が内部および外部の周囲温度と比較されて、システムの全体的な温度が判定される。システムの温度が判定されると、プロセッサは次に、現在の動作温度に基づいて、始動装置が充分に冷却されたか否かを判定する（８４）。冷却されている場合（８６）は、次にメモリから最前に成功した始動パラメータが呼び出される（８８）。始動パラメータには最前の始動時間、最前の始動温度、および最前の始動電流が含まれる。次にプロセッサは、現在収集された周囲温度および磁極温度信号を、モデル化された冷却特性と共に最前の始動パラメータと比較し（９０）、次に、それがモータを始動するのに安全であるか否かを判定する（９２）。
【００３３】
システムが冷却温度の状態を最前に成功した始動データと比較し終えると（９０）、これらの結果に基づいて、始動が成功するか否かを判定する（９２）。そうである場合（９４）は、次に時間当たりの実際の始動回数と、始動装置およびモータのアンペア数、および馬力率、およびユーザー仕様に基づいて工場で設定された時間当たりの始動回数とを比較することによる顧客および工場が設定した頻繁な始動の比較（９６）が行われる。すなわち、プロセッサは所定期間で以前に行われた始動回数の実行総数を維持し、９６で現在の始動要求を加えた以前の全始動回数が、許可された所定時間当たりの全始動回数を超えるか否かを周期的にチェックする。始動回数が最高始動回数を超えた場合は（９６、１１４）、始動装置とモータとを安全に保護するために始動遅延が１１６で開始される。
【００３４】
現在の始動要求を含めた以前の全始動回数が時間当たりの最高始動回数に等しいか、それ未満であるため、始動装置がモータを始動させることができる（９８）と９６で判定された場合は、始動が可能になる（１００）。始動コマンドが１０２、１０４にある場合は、モータを７０で始動させることができる。
【００３５】
しかし、モータ始動装置が充分に冷却されていないものと判定された場合（８４、１０６）、またはプロセッサが、モータを始動させることが安全ではないと判定した場合（９２、１０８）、または始動コマンドが受信されなかった場合（１０２、１００）は、冷却のための始動遅延１１２が開始される。特性モデル化７６、始動温度のモデル化７８、モータ温度のモデル化８０、および現在温度７２、１２２に基づいてプロセッサによって冷却のための始動遅延１１２が計算される。冷却のための遅延は、始動装置がモータを始動できるようになる前に、充分な冷却に要する時間を算定する。最新の温度および冷却温度プロファイルが最前の始動パラメータと比較され（９０）、また、モータを始動させることが安全ではない場合（９２、１０８）は、プロセッサはまたこれらの変数に基づいて始動までに必要な冷却時間を計算する。
【００３６】
次にアルゴリズムは、モータ始動装置が安全始動温度以上にある場合（１０６）は、モータを始動させることが安全ではないこと（１０８）、または要求された始動回数が所定時間当りの最高始動回数を超えていることを示す故障フラグを設定する（１１８）。プロセッサはさらに始動が許可されるまでに必要な時間を表示するためにディジタル式読取り表示装置に前記の時間を出力する（１２０）。プロセッサはさらに、所定時間当りの許可始動回数（最高始動回数／時）、並びにその期間中に既に実行された始動回数をも出力することができる。次に温度が再び読取られ（７６、７８、および８０）、前述のプロセスが反復される。
【００３７】
従って、本発明は、少なくとも１つのモータ始動装置およびモータを有するモータ始動システムを用いるモータ始動制御装置であり、この制御装置は、始動装置の内部の周囲温度を検出する周囲温度センサと、センサの各パワー磁極の温度を検出する磁極温度センサを含んでいる。処理装置は、周囲温度センサおよび磁極温度センサに接続され、モータ始動装置の冷却特性をモデル化し、かつ周囲温度および磁極温度を周期的に収集するようにプログラムされている。プロセッサは、現在収集された周囲温度信号と磁極温度信号をモデル化された冷却特性と比較し、モータ始動装置が安全始動温度まで冷却されたか否かを判定する。
【００３８】
処理装置はさらに、モデル化された冷却特性に基づいて、成功裏にモータ始動が許可される冷却温度に達するまで、モータの始動を阻止するようにプログラムされている。前記の特性には、モータ始動装置の回りの温度をモデル化する周囲温度モデルが含まれている。始動装置およびモータについてのモデル化にはさらに、選択された特定のモデルの物理特性も含まれている。
【００３９】
処理装置は、現在収集された周囲温度と磁極温度を、モデル化された冷却特性と比較すると共に、最前の始動電流と最前の始動時間等の一組の最前の始動パラメータと比較して、現在の始動が成功するか否かを判定するようにプログラムされている。制御装置は、現在の始動の試みが所定時間当りの最高始動回数内にあることを保証する。始動装置が安全始動温度以上である時に始動コマンドが受信された場合、または、最前の始動パラメータに基づいて安全な始動を達成できない場合、または始動装置が時間当たりの最高始動回数を超えた場合は、故障表示が起動される。次の始動までに必要な時間、並びに許可される最高始動回数、および所定時間当りに既に実行された始動回数を表示するためのディジタル表示装置も備えられている。
【００４０】
本発明の別の態様に従って、モータおよびモータ始動装置を保護する方法には、モータ始動装置内の各磁極の周囲温度と磁極温度とを、モータ始動装置の温度の示度として周期的に監視する工程と、周期的に監視された周囲温度と磁極温度を記録する工程を含んでいる。このプロセスは、モータ始動装置の温度が安全始動温度まで冷却されていることを保証するために、モータ始動装置の温度を周期的にチェックする。冷却されている場合は、現在の始動パラメータが安全範囲内にあるか否かをチェックし、安全範囲内にある場合はモータの始動を可能にする。そうでない場合は、モータの始動が阻止され、システムはさらに冷却される。
【００４１】
この方法はさらに、モータの冷却期間中に周囲温度と磁極温度とを周期的に監視することによって、モータの冷却状態を追跡し、かつ所定の用例について、前記追跡と、モータ、始動装置、および周囲条件の所定のデータとに基づいて、外部周囲温度、始動装置温度、およびモータ温度をモデル化する工程を含んでいる。
【００４２】
この方法は、現在の始動要求を所定時間当りの以前の全始動回数に加算した場合に、その始動要求が所定時間当りの許可された全始動回数を超えているか否かをチェックする工程を含んでいる。許可された全始動回数を超えている場合は、以前の始動回数が許可された全始動回数未満になるまで始動遅延が開始される。このプロセスは次の始動が許可されるまでに必要な時間、並びに故障が発生したことを表示する工程を含んでいる。
【００４３】
本発明はさらに、周囲温度を検出し、そこから周囲温度信号を作成するための周囲温度センサを有する、モータおよびモータ始動装置を保護するためのモータ始動制御装置を含んでいる。モータ始動装置内の磁極温度を検出して、そこから磁極温度信号を発生するための磁極温度センサが備えられている。制御装置はさらに、モータがモータ始動装置によって遮断された後で周囲温度信号および磁極温度信号に基づいて冷却特性をモデル化するプロセッサを有している。プロセッサはさらに、モータが充分に冷却されたこと、および次のモータ始動を許可する前に所定時間当りの最高始動回数を超えていないことを保証するために使用される。
【００４４】
制御装置は、周囲温度および磁極温度信号を周期的に記憶するメモリを含んでいる。周囲温度センサは所定の動作環境について動作温度の範囲を設定しているルックアップ表をメモリ内に含むことができる。プロセッサはさらに、最後の始動パラメータを現在の始動パラメータのセットと比較するようにプログラムされている。プロセッサは次の始動の時間を決定し、かつ各々の始動要求を追跡する。
【００４５】
本発明を好適な実施形態に関連して説明してきたが、前述の実施形態の同等な実施態様、代替実施態様および修正が可能であり、添付の特許請求の範囲に含まれることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組入れたモータ始動装置を介して３相電源に接続されたモータのブロック図である。
【図２】図１のマイクロプロセッサにプログラムされているソフトウェアの流れ図である。
【図３】図２の流れ図で呼び出されるサブルーチンの流れ図である。
【符号の説明】
１０ モータ始動制御装置
１２ モータ始動装置
１３ 表示装置
１４ モータ
１５ 電源
１６、１８、２０ コイル
２２、２４、２６ 磁極
２８ マイクロプロセッサ
２９ メモリ
３０、３２、３４ 温度センサ
３６ 周囲温度センサ
４２、４４、４６ ヒートシンク
４８、５０、５２ ファン

Claims (19)

1. モータ始動システムに使用するモータ始動制御装置（10、64）であって、
   モータ始動装置（12）内に設けられ、該モータ始動装置（12）の周囲温度を検出し、該周囲温度を示す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ（36）と、
   前記モータ始動装置（12）内に取り付けられた導電性のパワー磁極（22）と熱伝達し、前記パワー磁極の温度を監視するように配置され、前記パワー磁極（22）が電源とモータとの間で電力を送り出し、前記パワー磁極（22）の前記温度を示す磁極温度信号を生じさせる、少なくとも１つの磁極温度センサ（30）と、
   前記周囲温度信号を入力するために前記周囲温度センサ（36）に接続され、かつ前記磁極温度信号を入力するために少なくとも１つの前記磁極温度センサ（30）に接続された処理装置（28）とを備え、
   前記処理装置（28）は、
   前記モータ始動装置の冷却特性をモデル化し、
   前記周囲温度センサおよび少なくとも１つの前記磁極温度センサから前記周囲温度信号および前記磁極温度信号を周期的に収集（72、122）し、
   現在収集した周囲温度信号および磁極温度信号（72）をモデル化された冷却特性（76、78、80）と比較し、
   前記モータ始動装置が安全な始動温度まで冷却されているかどうかを判定するようにプログラムされていることを特徴とするモータ始動制御装置。
2. 前記処理装置（28）は、モデル化された冷却特性（76、78、80）に基づいてモータの良好な始動を可能にする段階（70）に冷却温度が達する時点（84）まで、モータ始動装置を始動させない（112）ようにプログラムされていることを特徴とする請求項１に記載のモータ始動制御装置。
3. 前記モータ始動システムは、少なくとも１つのモータ（14）と、前記モータ始動装置（12）とを含んでいる請求項１に記載のモータ始動制御装置。
4. 前記周囲温度センサ（36）は、前記モータ始動装置（12）の内部周囲温度を検出し、前記モデル化された冷却特性は、前記モータ始動システムの動作環境の外部周囲温度を表すことを含んでいる請求項１に記載のモータ始動制御装置。
5. 前記処理装置（28）はさらに、現在収集されている周囲温度信号および磁極温度信号（72）をモデル化された冷却特性（76、78、80）と共に一組の最前の始動パラメータ（88）と比較して、現在の始動が、成功するか否かを判定するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１に記載のモータ始動制御装置。
6. 前記処理装置（28）はさらに、現在の始動の試みが，確実に所定時間当りの最高始動回数内にあることを保証する（96）ようにプログラムされていることを特徴とする請求項１に記載のモータ始動制御装置。
7. 前記処理装置（28）はさらに、前記モータ始動装置が安全始動温度以上である場合（106）に故障フラグを設定し（118）、所定時間当りの許可された始動回数およびその期間で既に行われた始動回数と共に、始動が許可されるのに必要な時間を計算しかつ表示する（102）ようにプログラムされていることを特徴とする請求項１に記載のモータ始動制御装置。
8. 少なくとも1つのモータ（14）、前記モータ始動装置（12）、および周囲状態に対する温度データを記憶する少なくとも１つのルックアップ表を有するメモリ装置（29）をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のモータ始動制御装置。
9. 処理装置はさらに、
   少なくとも磁極温度信号に基づいて前記モータ始動装置の温度モデルを作成し、
   少なくとも周囲温度信号に基づいて前記外部の周囲モデルを作成し、
   少なくともモータの仕様に基づいてモータ温度のモデルを作成するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１に記載のモータ始動制御装置。
10. 各々がヒートシンク（42、44、46）を有し、かつ該ヒートシンク（42、44、46）と熱伝達するファン（48、50、52）を有している３個のパワー磁極（22、24、26）を有するモータ始動装置（12）と、該モータ始動装置（12）に連結されたモータと、を含んでいる、三相モータのモータ始動システム内に組み込まれた、請求項１記載のモータ始動制御装置であって、
    各々が前記モータ始動装置（12）のパワー磁極（22、24、26）と熱伝達し、第１，第２，第３の磁極温度信号を生じる３個の磁極温度センサ（30、32、34）と、
    前記モータ始動装置（12）内に設けられ、該モータ始動装置の周囲温度を検出し、該周囲温度を示す周囲温度信号を供給する周囲温度センサ（36）と含み、
    処理装置（28）が、さらに、
    外部周囲温度をモデル化し（76）、
    前記モータ始動装置の温度をモデル化し（78）、
    モータ温度をモデル化し（80）、
    モデル化された前記外部周囲温度（76）と、前記モータ始動装置の温度（78）と、モータ温度（80）を、前記第１，第２，第３の磁極温度信号及び前記周囲温度信号と比較（82）し、
    モータ（14）の始動（70）を可能にする前に、温度の比較（82）に基づいて充分な冷却が行われたかを保証し（84）、
    モータ始動要求（102）がモータ始動要求の最大回数内にあることを保証する（96）ようにプログラムされていることを特徴とするモータ始動制御装置。
11. モータ（14）及びモータ始動装置（12）を保護する方法であって、
    前記モータ始動装置（12）内の各パワー磁極の周囲温度および磁極温度を、前記モータ始動装置の温度の示度として周期的に監視する工程（72、122）と、
    周期的に監視された周囲温度と磁極温度を記録する工程（74）と、
    前記モータ始動装置の温度が安全始動温度まで冷却されていることを保証するために前記モータ始動装置の温度を周期的にチェックし、冷却されている場合（86）は、現在の始動パラメータが安全範囲内にあるか否かをチェック（92）する工程と、
    安全範囲内にある場合（94）に、モータの始動を可能にする工程（100）と、
    そうでない場合に、前記モータ始動装置をそれ以上に冷却する工程（112）とを含むことを特徴とする方法。
12. モータの冷却中に周囲温度と磁極温度とを周期的に監視する（122）ことによって、モータの冷却状態を追跡する工程と、
    所定の適用に対して、前記モータ（14）、前記モータ始動装置（12）、及び周囲条件の所定のデータと前記追跡とに基づいて、外部周囲温度（76）、前記モータ始動装置の温度（78）、および前記モータ温度（80）をモデル化する工程とをさらに含んでいることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 現在の始動要求を所定時間当りの以前の全始動回数に加算した場合に、その始動要求が所定時間当りの許可された全始動回数を超えているか否かをチェックし（96）、超えている場合は、以前の始動回数が許可された全始動回数未満になる（98）まで始動遅延状態に入る（116）工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 次の始動が許可されるまでに必要な時間を表示する工程（120）をさらに含んでいることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. モータ（14）およびモータ始動装置（12）を保護するためのモータ始動制御装置（10、64）であって、
    前記モータ始動装置（12）内に設けられ、該モータ始動装置（12）の周囲温度を検出し、該周囲温度を示す周囲温度信号を発生するための周囲温度センサ（36）と、
    前記モータ始動装置（12）内におけるパワー磁極の磁極温度を検出して、磁極温度信号を発生するための磁極温度センサ（30）と、
    前記モータ（14）が前記モータ始動装置（12）によって遮断された後で前記周囲温度信号および前記磁極温度信号に基づいて、冷却特性をモデル化し、かつ、モータ（14）が充分に冷却されたこと（84）、および次のモータ始動を許可する前に所定時間当りの最高始動回数（96）を超えていないこと（70）を保証するためのプロセッサ（28）と、を備えてなることを特徴とするモータ始動制御装置。
16. 前記周囲温度信号および前記磁極温度信号を周期的に記憶するメモリ（29）をさらに備えると共に、前記周囲温度センサ（36）は所定の動作環境について動作温度の範囲を設定しているルックアップ表をメモリ（29）内に含んでいることを特徴とする請求項１５に記載のモータ始動制御装置。
17. 前記プロセッサ（28）はモータ始動を制限する（92）ために、最前の始動パラメータ（88）を現在の始動パラメータと比較する（90）ことを特徴とする請求項１５に記載のモータ始動制御装置。
18. 前記プロセッサ（28）は次の始動の時間を決定し（112）、かつ各々の始動要求を追跡すると共に、モータ始動制御装置（10、64）はさらに、次の始動の時間、要求された時間当りの始動回数、および時間当りの最高始動回数を表示する（120）ための表示装置（13）を備えていることを特徴とする請求項１５に記載のモータ始動制御装置。
19. 前記プロセッサ（28）は冷却を追跡し（84、122）、安全な条件になるまで（86、94）モータの始動を阻止する（112）ことを特徴とする請求項１５に記載のモータ始動制御装置。

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