JP5936786B1 - 保護装置およびサーボモータ - Google Patents

保護装置およびサーボモータ Download PDF

Info

Publication number
JP5936786B1
JP5936786B1 JP2015545573A JP2015545573A JP5936786B1 JP 5936786 B1 JP5936786 B1 JP 5936786B1 JP 2015545573 A JP2015545573 A JP 2015545573A JP 2015545573 A JP2015545573 A JP 2015545573A JP 5936786 B1 JP5936786 B1 JP 5936786B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase coil
temperature
motor
current
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015545573A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016157382A1 (ja
Inventor
淳一 宮木
淳一 宮木
和秋 安藤
和秋 安藤
隆司 磯田
隆司 磯田
純 服部
純 服部
将太 伊藤
将太 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5936786B1 publication Critical patent/JP5936786B1/ja
Publication of JPWO2016157382A1 publication Critical patent/JPWO2016157382A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/64—Controlling or determining the temperature of the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41127—Compensation for temperature variations of servo

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Abstract

モータ３のＵ相コイルの温度を検出する温度検出部１１と、温度検出部１１により検出された温度に基づいて、当該Ｕ相コイルの抵抗を算出する抵抗算出部１２と、インバータ装置２からモータ３へ供給される電流を検出する電流検出部１３と、抵抗算出部１２により算出された抵抗と電流検出部１３により検出された電流とに基づいて、モータ３のＶ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を算出し、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を出力する処理部１４とを備える。温度センサによって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなってもモータを保護することができる。

Description

本発明は、モータを保護する保護装置およびサーボモータに関する。
モータは、使用状況により過度の温度上昇を生じることがある。保護装置は、当該温度上昇による破損からモータを保護する装置である。
特許文献１には、集中巻回転電機の固定子各相の巻線電流と電圧とから巻線温度を測定する温度測定手段と、集中巻回転電機が負荷状態でかつ回転停止の状態の各相電流と電圧とから巻線温度上昇を推定する温度上昇推定手段とを備え、集中巻回転電機の温度上昇を監視する集中巻回転電機システムが開示されている。
また、特許文献２には、同期電動機の３相交流電流の２相以上の交流電流を検出する電流センサと、同期電動機の温度を検出する温度センサと、同期電動機の温度上昇を抑制する温度保護手段とを備えた同期電動機が開示されている。
特開２００５−８０４５０号公報 特開２００１−２６８９８９号公報
しかしながら、特許文献１および特許文献２は、直流制御中、または直流制御後など各相コイルの温度にばらつきがあり、温度センサによって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなった場合、モータを保護することができない可能性がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、温度センサによって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなってもモータを保護することができる保護装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、インバータ装置により駆動されるモータを保護する保護装置において、モータの第一相コイルの温度を検出する温度検出器と、温度検出器により検出された温度に基づいて、当該第一相コイルの抵抗を算出する第１抵抗算出部と、インバータ装置からモータへ供給される電流を検出する電流検出器と、第１抵抗算出部により算出された抵抗と電流検出部により検出された電流とに基づいて、モータの第二相コイルの温度および第三相コイルの温度を算出し、第一相コイルの温度、第二相コイルの温度または第三相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータを停止させる信号を出力する処理部と、前記モータの回転角度を検出する角度検出部とを備え、前記モータに直流制御が行われている状態において、前記電流検出部は、検出された電流である前記第一相コイルの電流または前記第二相コイルの電流と、前記回転角度とに基づいて、前記第三相コイルの電流を算出し、前記処理部は、前回の処理により算出された前記第二相コイルの温度および前記第三相コイルの温度を記憶する記憶部と、前記第二相コイルの温度に基づいて、前記第二相コイルの抵抗を算出し、前記第三相コイルの温度に基づいて、前記第三相コイルの抵抗を算出する第２抵抗算出部と、前記第一相コイルの電流と抵抗とに基づいて、前記第一相コイルの銅損を算出し、前記第二相コイルの電流と抵抗とに基づいて、前記第二相コイルの銅損を算出し、前記第三相コイルの電流と抵抗とに基づいて、前記第三相コイルの銅損を算出する銅損算出部と、前記第一相コイルの銅損と温度とに基づいて、熱抵抗を算出し、当該熱抵抗と前記第二相コイルの銅損とに基づいて、前記第二相コイルの温度を算出し、当該熱抵抗と前記第三相コイルの銅損とに基づいて、前記第三相コイルの温度を算出する温度算出部と、前記第一相コイルの温度、前記第二相コイルの温度または前記第三相コイルの温度が前記設定されている温度を超えていることを検出した場合、前記モータを停止させる信号を生成する信号生成部と、前記信号を出力する出力部とを備えることを特徴とする。
本発明にかかる保護装置は、温度センサによって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなってもモータを保護することができる。
実施の形態１にかかるサーボモータの構成図 実施の形態１にかかる処理部の動作についての説明に供するフローチャート 実施の形態２にかかるサーボモータの構成図 実施の形態２にかかる処理部の動作についての説明に供するフローチャート 実施の形態３にかかるサーボモータの構成図 実施の形態４にかかるサーボモータの構成図 実施の形態４にかかる処理部の動作についての説明に供するフローチャート 実施の形態１にかかる保護装置、実施の形態２にかかる保護装置、実施の形態３にかかる保護装置および実施の形態４に係る保護装置を実現するためのハードウェア構成例を示す図
以下に、本発明の実施の形態にかかる保護装置およびサーボモータを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる保護装置１を備えるサーボモータ１００の構成を示す図である。図２は、実施の形態１にかかる処理部１４の動作についての説明に供するフローチャートである。
サーボモータ１００は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を再び交流電圧に変換し、変換した交流電圧を出力するインバータ装置２と、インバータ装置２により駆動されるモータ３と、モータ３を保護する保護装置１と、モータ３を構成する一相のコイルの熱を検知する温度センサである熱検知器４と、モータ３の回転角度を検出する回転検出器５とを備える。
モータ３は、第一相コイル、第二相コイルおよび第三相コイルから構成されている。以下では、第一相コイルは、Ｕ相コイルと称し、第二相コイルは、Ｖ相コイルと称し、第三相コイルは、Ｗ相コイルと称する。
熱検知器４は、Ｕ相コイルの熱を検知すると説明するが、Ｖ相コイルまたはＷ相コイルの熱を検知してもよい。回転検出器５は、モータ３の回転角度を検出する。
保護装置１は、インバータ装置２により駆動されるモータ３を保護する装置である。保護装置１は、Ｕ相コイルの温度を検出する温度検出部１１と、Ｕ相コイルの抵抗を算出する第１抵抗算出部である抵抗算出部１２と、電流を検出する電流検出部１３と、モータ３を停止させる信号を出力する処理部１４と、回転検出器５により検出された値に基づいて、モータ３の電圧および電流位相を検出する位相検出部１５を備える。
温度検出部１１は、熱検知器４により検知された値に基づいて、モータ３のＵ相コイルの温度を検出する。
抵抗算出部１２は、温度検出部１１により検出された温度に基づいて、Ｕ相コイルの抵抗を算出する。
電流検出部１３は、インバータ装置２からモータ３へ供給される電流を検出する。具体的には、電流検出部１３は、Ｕ相コイルの電流と、Ｖ相コイルの電流と、Ｗ相コイルの電流とを検出する。
処理部１４は、第１抵抗算出部１２により算出された抵抗と電流検出部１３により検出された電流とに基づいて、モータ３のＶ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を算出する。処理部１４は、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３を停止させる信号を出力する。
ここで、モータ３にサーボロックが行われている状態における処理部１４の具体的な構成について説明する。なお、サーボロックは、直流電流によってモータ３の動作を制御するものであり、以下では直流制御とも称する。また、直流制御が行われている時は、モータ３の動作が停止しているが、インバータ装置２からモータ３に直流電流が供給されている。
処理部１４は、各相コイルの電圧を算出する電圧算出部１６と、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの抵抗を算出する第２抵抗算出部である抵抗算出部１７と、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの温度を算出する温度算出部１８と、信号を生成する信号生成部１９と、信号を出力する出力部２０とを備える。
電圧算出部１６は、Ｕ相コイルの抵抗と、電流検出部１３により検出された電流と、回転角度とに基づいて、Ｕ相コイルの電圧、Ｖ相コイルの電圧およびＷ相コイルの電圧を算出する。また、電圧算出部１６は、Ｕ相コイルの電圧を算出する第１電圧算出部１６ａと、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの電圧を算出する第２電圧算出部１６ｂとにより構成されてもよい。
第１電圧算出部１６ａは、抵抗算出部１２により算出されたＵ相コイルの抵抗と、電流検出部１３により検出されたＵ相コイルの電流とに基づいて、Ｕ相コイルの電圧を算出する。
第２電圧算出部１６ｂは、Ｕ相コイルの電圧と回転角度とに基づいて、相電圧を算出する。第２電圧算出部１６ｂは、回転角度に１２０度を加えた角度と相電圧とに基づいて、Ｖ相コイルの電圧を算出し、また、回転角度に２４０度を加えた角度と相電圧とに基づいて、Ｗ相コイルの電圧を算出する。
抵抗算出部１７は、Ｖ相コイルの電流と電圧とに基づいて、Ｖ相コイルの抵抗を算出し、Ｗ相コイルの電流と電圧とに基づいて、Ｗ相コイルの抵抗を算出する。
温度算出部１８は、Ｖ相コイルの抵抗に基づいて、Ｖ相コイルの温度を算出し、Ｗ相コイルの抵抗に基づいて、Ｗ相コイルの温度を算出する。
信号生成部１９は、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３を停止させる信号を生成する。出力部２０は、モータ３を停止させる信号を出力する。なお、設定されている温度は、モータ３に使用されているコイルの絶縁材料の耐熱特性に基づいて決められており、絶縁の種類により異なる。Ｆ種の場合には、耐熱温度は、１５５度であり、Ｈ種の場合には、耐熱温度は、１８０度であり、当該値から、「雰囲気温度上限値＋温度裕度」を差し引いた値を設定する。
つぎに、上述した処理部１４の具体的な動作について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
ステップＳＴ１において、保護装置１は、モータ３の直流制御が行われているかどうかを判断する。直流制御が行われていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ２に進み、直流制御が行われていない、すなわちモータ３が駆動中であると判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ１３に進む。なお、ステップＳＴ１３からステップＳＴ１７の各工程については、後述する実施の形態４で説明する。
ステップＳＴ２において、温度検出部１１は、Ｕ相コイルの温度Ｔｕを検出する。
ステップＳＴ３において、抵抗算出部１２は、ステップＳＴ２の工程により検出されたＵ相コイルの温度Ｔｕに基づいて、Ｕ相コイルの抵抗Ｒｕを算出する。具体的には、抵抗算出部１２は、（１）式にＵ相コイルの温度Ｔｕを代入してＵ相の抵抗Ｒｕを算出する。なお、Ｒは、２０度のときの抵抗であり、既知の値である。
Ｒｕ＝（２３４．５＋Ｔｕ−２０）÷（２３４．５＋２０）×Ｒ ・・・（１）
ステップＳＴ４において、電流検出部１３は、Ｕ相コイルの電流Ｉｕと、Ｖ相コイルの電流Ｉｖと、Ｗ相コイルの電流Ｉｗとを検出する。
ステップＳＴ５において、電圧算出部１６は、Ｕ相コイルの電圧Ｅｕを算出する。なお、Ｕ相コイルの電圧Ｅｕは、瞬時電圧である。具体的には、電圧算出部１６は、（２）式にＵ相コイルの抵抗Ｒｕと、Ｕ相コイルの電流Ｉｕとを代入して、Ｕ相コイルの電圧Ｅｕを算出する。
Ｅｕ＝Ｉｕ×Ｒｕ ・・・（２）
ステップＳＴ６において、電圧算出部１６は、Ｖ相コイルの電圧ＥｖおよびＷ相コイルの電圧Ｅｗを算出する。なお、Ｖ相コイルの電圧ＥｖおよびＷ相コイルの電圧Ｅｗは、瞬時電圧である。具体的には、電圧算出部１６は、（３）式にＵ相コイルの電圧Ｅｕと回転角度αとを代入して、相電圧Ｅを算出する。電圧算出部１６は、（４）式に相電圧Ｅと回転角度αとを代入して、Ｖ相コイルの電圧Ｅｖを算出する。なお、（４）式中の（α＋２／３×π）は、Ｕ相コイルとＶ相コイルとの位相差が１２０度であることを意味している。電圧算出部１６は、（５）式に相電圧Ｅと回転角度αを代入してＷ相コイルの電圧Ｅｗを算出する。なお、（５）式中の（α＋４／３×π）は、Ｕ相コイルとＷ相コイルとの位相差が２４０度であることを意味している。
Ｅｕ＝Ｅ×ｃｏｓ（α） ・・・（３）
Ｅｖ＝Ｅ×ｃｏｓ（α＋２／３×π） ・・・（４）
Ｅｗ＝Ｅ×ｃｏｓ（α＋４／３×π） ・・・（５）
なお、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの角度が９０度の場合には、算出が困難となるが、回転角度αが９０度の場合には９１度に置換し、近似値を求めてもよい。
また、各相コイルの電圧を電圧検出器によって直接検出する構成も考えられるが、直流制御時においては、検出される電圧が小さく、誤差が大きいと考えられる。よって、ステップＳＴ５およびステップＳＴ６の工程では、電圧算出部１６によって各相コイルの電圧を算出する。
ステップＳＴ７において、抵抗算出部１７は、Ｖ相コイルの抵抗ＲｖおよびＷ相コイルの抵抗Ｒｗを算出する。具体的には、抵抗算出部１７は、（６）式にＶ相コイルの電圧Ｅｖと電流Ｉｖとを代入して、Ｖ相コイルの抵抗Ｒｖを算出する。抵抗算出部１７は、（７）式にＷ相コイルの電圧Ｅｗと電流Ｉｗとを代入して、Ｗ相コイルの抵抗Ｒｗを算出する。
Ｒｖ＝Ｅｖ÷Ｉｖ ・・・（６）
Ｒｗ＝Ｅｗ÷Ｉｗ ・・・（７）
ステップＳＴ８において、温度算出部１８は、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ１およびＷ相コイルの温度Ｔｗ１を算出する。具体的には、温度算出部１８は、（８）式にステップＳＴ７の工程で算出したＶ相コイルの抵抗Ｒｖと、２０度のときの抵抗Ｒを代入して、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ１を算出する。温度算出部１８は、（９）式にステップＳＴ７の工程で算出したＷ相コイルの抵抗Ｒｗと、２０度のときの抵抗Ｒを代入して、Ｗ相コイルの温度Ｔｗ１を算出する。
Ｒｖ＝（２３４．５＋Ｔｖ１−２０）÷（２３４．５＋２０）×Ｒ ・・・（８）
Ｒｗ＝（２３４．５＋Ｔｗ１−２０）÷（２３４．５＋２０）×Ｒ ・・・（９）
ステップＳＴ９において、信号生成部１９は、Ｕ相コイルの温度Ｔｕ１、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ１またはＷ相コイルの温度Ｔｗ１が設定されている温度を超えているかどうかを判断する。いずれか一つのコイルでも設定されている温度を超えていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１１に進み、すべてのコイルが設定されている温度を超えていないと判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ１０に進む。
ステップＳＴ１０において、温度算出部１８は、Ｕ相コイルの温度Ｔｕ１、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ１およびＷ相コイルの温度Ｔｗ１を記憶部２１に記憶する。なお、後述するステップＳＴ１７の工程から本工程に進んできたときには、温度Ｔｕ２を温度Ｔｕ１とし、温度Ｔｖ２を温度Ｔｖ１にし、温度Ｔｗ２を温度Ｔｗ１にして記憶部２１に記憶する。また、コールドスタートのときには、「Ｔｕ１＝Ｔｖ１＝Ｔｗ１＝０」とする。ステップＳＴ１０の工程を実行した後は、ステップＳＴ１の工程に戻る。
ステップＳＴ１１において、信号生成部１９は、モータ３を停止させる信号を生成する。
ステップＳＴ１２において、出力部２０は、モータ３を停止させる信号をインバータ装置２に出力する。インバータ装置２は、モータ３を停止させる信号が入力された場合、直流電流の供給を停止する。モータ３は、直流電流の供給が停止されることにより、冷却され、温度が下がる。
よって、保護装置１は、モータ３に直流制御が行われている状態において、いずれかのコイルが設定されている温度を超えた場合に、モータ３の駆動を停止させる信号を出力することにより、熱検知器４によって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなってもモータ３を保護することができる。
また、保護装置１は、直接的に電圧と電流の瞬時値を利用して、リアルタイムに各相コイルの温度を算出するため、モータ３の冷却状態が変化した場合であっても、当該変化に対応して各相コイルの温度を算出することができる。
また、モータ３は、駆動と直流制御とを繰り返し行うことにより、駆動パターンが決まっている。直流制御時の温度の上昇は、直流電流によって決まるため、電気角の位相によって各相コイルの温度が異なる。保護装置１は、直流制御時において、リアルタイムに各相コイルの温度を算出し、いずれか一つのコイルでも設定されている温度を超えている場合に、モータ３の駆動を停止させることにより、モータ３を保護することができる。
実施の形態２．
つぎに、実施の形態２にかかる保護装置６を備えるサーボモータ１０１の構成について説明する。図３は、実施の形態２にかかるサーボモータ１０１の構成を示す図である。図４は、実施の形態２にかかる処理部３１の動作についての説明に供するフローチャートである。
サーボモータ１０１は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を再び交流電圧に変換し、変換した交流電圧を出力するインバータ装置２と、インバータ装置２により駆動されるモータ３と、モータ３を保護する保護装置６と、モータ３を構成する一相のコイルの熱を検知する熱検知器４と、モータ３の回転角度を検出する回転検出器５とを備える。
モータ３は、第一相コイル、第二相コイルおよび第三相コイルから構成されている。以下では、第一相コイルは、Ｕ相コイルと称し、第二相コイルは、Ｖ相コイルと称し、第三相コイルは、Ｗ相コイルと称する。
熱検知器４は、Ｕ相コイルの熱を検知すると説明するが、Ｖ相コイルまたはＷ相コイルの熱を検知してもよい。回転検出器５は、モータ３の回転角度を検出する。
また、実施の形態２にかかるサーボモータ１０１と、実施の形態１にかかるサーボモータ１００とは、保護装置６と保護装置１との構成のみが異なり、他の構成は同一である。以下では、サーボモータ１００と同一の構成要素については同一の符号を付す。
ここで、保護装置６の構成と動作について説明する。保護装置６は、インバータ装置２により駆動されるモータ３を保護する装置である。保護装置６は、Ｕ相コイルの温度を検出する温度検出部１１と、Ｕ相コイルの抵抗を算出する第１抵抗算出部である抵抗算出部１２と、電流を検出する電流検出部１３と、モータ３を停止させる信号を出力する処理部３１と、モータ３の電圧および電流位相を検出する位相検出部１５とを備える。
温度検出部１１は、熱検知器４により検知された値に基づいて、Ｕ相コイルの温度を検出する。
抵抗算出部１２は、温度検出部１１により検出された温度に基づいて、Ｕ相コイルの抵抗を算出する。
電流検出部１３は、検出された電流であるＵ相コイルの電流またはＶ相コイルの電流と、回転角度とに基づいて、Ｗ相コイルの電流を算出する。具体的には、電流検出部１３は、Ｕ相コイルの電流およびＶ相コイルの電流を検出する検出部１３ａと、Ｗ相コイルの電流を算出する算出部１３ｂとを備える。
ここで、モータ３に直流制御が行われている状態における処理部３１の具体的な構成について説明する。
処理部３１は、Ｖ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を記憶する記憶部２１と、Ｖ相コイルの抵抗およびＷ相コイルの抵抗を算出する第２抵抗算出部である抵抗算出部３２と、銅損を算出する銅損算出部３３と、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの温度を算出する温度算出部３４と、信号を生成する信号生成部１９と、信号を出力する出力部２０とを備える。
記憶部２１は、前回の処理により算出されたＶ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を記憶する。
抵抗算出部３２は、記憶部２１に記憶されているＶ相コイルの温度に基づいて、Ｖ相コイルの抵抗を算出する。抵抗算出部３２は、記憶部２１に記憶されているＷ相コイルの温度に基づいて、Ｗ相コイルの抵抗を算出する。
銅損算出部３３は、Ｕ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｕ相コイルの銅損を算出し、Ｖ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｖ相コイルの銅損を算出し、Ｗ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｗ相コイルの銅損を算出する。
温度算出部３４は、Ｕ相コイルの銅損と温度とに基づいて、熱抵抗を算出する。温度算出部３４は、当該熱抵抗とＶ相コイルの銅損とに基づいて、Ｖ相コイルの温度を算出し、また、当該熱抵抗とＷ相コイルの銅損とに基づいて、Ｗ相コイルの温度を算出する。具体的には、温度算出部３４は、時間を計測する時間計測部３４ａと、熱抵抗を算出する熱抵抗算出部３４ｂと、Ｖ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を算出する算出部３４ｃとを備える。熱抵抗算出部３４ｂは、時間計測部３４ａにより直流制御を開始する時刻ｔ１を計測し、また、時間計測部３４ａにより直流制御を開始してからｎ秒後の時刻ｔ２を計測する。熱抵抗算出部３４ｂは、時刻ｔ１のＵ相コイルの温度と、時刻ｔ２のＵ相コイルの温度と、Ｕ相コイルの銅損とに基づいて、熱抵抗を算出する。
信号生成部１９は、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を生成する。出力部２０は、モータ３を停止させる信号を出力する。
つぎに、上述した処理部３１の具体的な動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、記憶部２１には、前回の処理により算出されたＶ相コイルの温度Ｔｖ１およびＷ相コイルの温度Ｔｗ１が記憶されているものとする。
ステップＳＴ２１において、保護装置６は、モータ３の直流制御が行われているかどうかを判断する。直流制御が行われていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ２２に進み、直流制御が行われていない、すなわちモータ３が駆動中であると判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ１３に進む。なお、ステップＳＴ１３からステップＳＴ１７の各工程については、後述する実施の形態４で説明する。
ステップＳＴ２２において、温度検出部１１は、Ｕ相コイルの温度Ｔｕを検出する。
ステップＳＴ２３において、抵抗算出部１２は、ステップＳＴ２２の工程により検出されたＵ相コイルの温度Ｔｕに基づいて、Ｕ相コイルの抵抗Ｒｕを算出する。具体的には、抵抗算出部１２は、（１０）式にＵ相コイルの温度Ｔｕを代入してＵ相コイルの抵抗Ｒｕを算出する。なお、Ｒは、２０度のときの抵抗であり、定数である。
Ｒｕ＝（２３４．５＋Ｔｕ−２０）÷（２３４．５＋２０）×Ｒ ・・・（１０）
ステップＳＴ２４において、抵抗算出部３２は、Ｖ相コイルの抵抗ＲｖおよびＷ相コイルの抵抗Ｒｗを算出する。具体的には、抵抗算出部３２は、記憶部２１に記憶されているＶ相コイルの温度Ｔｖ１とＷ相コイルの温度Ｔｗ１とを読み出し、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ１を（１１）式に代入して、Ｖ相コイルの抵抗Ｒｖを算出し、また、Ｗ相コイルの温度Ｔｗ１を（１２）式に代入して、Ｗ相コイルの抵抗Ｒｗを算出する。
Ｒｖ＝（２３４．５＋Ｔｖ１−２０）÷（２３４．５＋２０）×Ｒ ・・・（１１）
Ｒｗ＝（２３４．５＋Ｔｗ１−２０）÷（２３４．５＋２０）×Ｒ ・・・（１２）
ステップＳＴ２５において、電流検出部１３は、Ｗ相コイルの電流Ｉｗを算出する。ここで、電流検出部１３の具体的な動作について説明する。なお、Ｕ相コイルの電流ＩｕおよびＶ相コイルの電流Ｉｖは、電流検出部１３により直接検出されている。
電流検出部１３は、Ｕ相コイルの電流Ｉｕを（１３）式に代入して、相電流Ｉを算出する。なお、電流検出部１３は、Ｖ相コイルの電流Ｉｖを（１４）式に代入して、相電流Ｉを算出してもよい。電流検出部１３は、相電流Ｉと回転角度αとを（１５）式に代入して、Ｗ相コイルの電流Ｉｗを算出する。
Ｉｕ＝Ｉ×ｃｏｓ（α） ・・・（１３）
Ｉｖ＝Ｉ×ｃｏｓ（α＋２／３×π） ・・・（１４）
Ｉｗ＝Ｉ×ｃｏｓ（α＋４／３×π） ・・・（１５）
ステップＳＴ２６において、銅損算出部３３は、Ｕ相コイルの銅損Ｐｕ、Ｖ相コイルの銅損ＰｖおよびＷ相コイルの銅損Ｐｗを算出する。具体的には、銅損算出部３３は、Ｕ相コイルの電流Ｉｕと抵抗Ｒｕとを（１６）式に代入して、Ｕ相コイルの銅損Ｐｕを算出する。銅損算出部３３は、Ｖ相コイルの電流Ｉｖと抵抗Ｒｖとを（１７）式に代入して、Ｖ相コイルの銅損Ｐｖを算出する。銅損算出部３３は、Ｗ相コイルの電流Ｉｗと抵抗Ｒｗとを（１８）式に代入して、Ｗ相コイルの銅損Ｐｗを算出する。
Ｐｕ＝Ｉｕ２×Ｒｕ ・・・（１６）
Ｐｖ＝Ｉｖ２×Ｒｖ ・・・（１７）
Ｐｗ＝Ｉｗ２×Ｒｗ ・・・（１８）
ステップＳＴ２７において、温度算出部３４は、Ｕ相コイルの銅損Ｐｕと温度Ｔｕとに基づいて、熱抵抗Ｒｔｈを算出する。なお、熱抵抗Ｒｔｈは、Ｕ相コイルと大気との間の熱抵抗である。具体的には、温度算出部３４は、直流制御を開始するときに検出したＵ相コイルの温度をＴｕ１とし、直流制御を開始してからｎ秒後に検出したＵ相コイルの温度をＴｕ２とし、当該ｎ（ｓｅｃ）とＵ相コイルの銅損Ｐｕとを（１９）式に代入して、熱抵抗Ｒｔｈ［Ｋ／Ｗ］を算出する。なお、Ｃは、熱容量［Ｊ／Ｋ］であり既知の値である。また、Ｃは、温度依存の影響が少ない。また、（１９）式中の熱抵抗Ｒｔｈは、指数関数であるため、差分計算、Ｚ変換または双一次変換を用いて算出する。
Ｔｕ２＝（Ｐｕ×Ｒｔｈ）×（１−ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）））＋Ｔｕ１×ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）） ・・・（１９）
ステップＳＴ２８において、温度算出部３４は、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ２およびＷ相コイルの温度Ｔｗ２を算出する。具体的には、温度算出部３４は、熱抵抗ＲｔｈとＶ相コイルの銅損Ｐｖと記憶部２１に記憶されているＶ相コイルの温度Ｔｖ１とを（２０）式に代入して、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ２を算出する。温度算出部３４は、熱抵抗ＲｔｈとＷ相コイルの銅損Ｐｗと記憶部２１に記憶されているＷ相コイルの温度Ｔｗ１とを（２１）式に代入して、Ｗ相コイルの温度Ｔｗ２を算出する。なお、熱抵抗Ｒｔｈは、三相とも同じ値を用いる。
Ｔｖ２＝（Ｐｖ×Ｒｔｈ）×（１−ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）））＋Ｔｖ１×ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）） ・・・（２０）
Ｔｗ２＝（Ｐｗ×Ｒｔｈ）×（１−ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）））＋Ｔｗ１×ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）） ・・・（２１）
ステップＳＴ２９において、信号生成部１９は、Ｕ相コイルの温度Ｔｕ２、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ２またはＷ相コイルの温度Ｔｗ２が設定されている温度を超えているかどうかを判断する。いずれか一つのコイルでも設定されている温度を超えていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ３１に進み、すべてのコイルが設定されている温度を超えていないと判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ３０に進む。
ステップＳＴ３０において、温度算出部３４は、Ｕ相コイルの温度Ｔｕ２、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ２およびＷ相コイルの温度Ｔｗ２を記憶部２１に記憶する。なお、温度算出部１８は、温度Ｔｕ２を温度Ｔｕ１とし、温度Ｔｖ２を温度Ｔｖ１にし、温度Ｔｗ２を温度Ｔｗ１にして記憶部２１に記憶する。また、コールドスタートのときには、「Ｔｕ１＝Ｔｖ１＝Ｔｗ１＝０」とする。ステップＳＴ３０の工程を実行した後は、ステップＳＴ２１の工程に戻る。
ステップＳＴ３１において、信号生成部１９は、モータ３を停止させる信号を生成する。
ステップＳＴ３２において、出力部２０は、モータ３を停止させる信号をインバータ装置２に出力する。インバータ装置２は、モータ３を停止させる信号が入力された場合、直流電流の供給を停止する。モータ３は、直流電流の供給が停止されることにより、冷却され、温度が下がる。
よって、保護装置６は、モータ３に直流制御が行われている状態において、いずれかのコイルが設定されている温度を超えた場合に、モータ３の駆動を停止させる信号を出力することにより、熱検知器４によって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなってもモータ３を保護することができる。
また、保護装置６は、熱容量を予め設定しておき、設定されたタイミングで各相コイルの温度を算出し、いずれかのコイルが設定されている温度を超えたかどうかを検出するので、モータ３の冷却状態が変化し、いずれかのコイルが設定されている温度を超えた場合において、モータ３の駆動を停止させることにより、モータ３を保護することができる。
実施の形態３．
つぎに、実施の形態３にかかる保護装置７を備えるサーボモータ１０２の構成について説明する。図５は、実施の形態３にかかるサーボモータ１０２の構成を示す図である。なお、実施の形態３においては、モータ３は、水冷式であることを想定して説明するが、水冷式に限られない。
サーボモータ１０２は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を再び交流電圧に変換し、変換した交流電圧を出力するインバータ装置２と、インバータ装置２により駆動されるモータ３と、モータ３を保護する保護装置７と、モータ３を構成する一相のコイルの熱を検知する熱検知器４と、モータ３の回転角度を検出する回転検出器５とを備える。
モータ３は、第一相コイル、第二相コイルおよび第三相コイルから構成されている。以下では、第一相コイルは、Ｕ相コイルと称し、第二相コイルは、Ｖ相コイルと称し、第三相コイルは、Ｗ相コイルと称する。
熱検知器４は、Ｕ相コイルの熱を検知すると説明するが、Ｖ相コイルまたはＷ相コイルの熱を検知してもよい。回転検出器５は、モータ３の回転角度を検出する。
また、実施の形態３にかかるサーボモータ１０２の保護装置７と、実施の形態２にかかるサーボモータ１０１の保護装置６とは、処理部４１と処理部３１との構成のみが異なり、他の構成は同一である。以下では、サーボモータ１０１と同一の構成要素については同一の符号を付す。
ここで、モータ３に直流制御が行われている状態における処理部４１の具体的な構成について説明する。
処理部４１は、銅損を算出する銅損算出部３３と、時間を計測する時間計測部３４ａと、熱抵抗を算出する熱抵抗算出部３４ｂと、信号を生成する信号生成部１９と、信号を出力する出力部２０とを備える。
銅損算出部３３は、Ｕ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｕ相コイルの銅損を算出する。具体的には、銅損算出部３３は、Ｕ相コイルの電流Ｉｕと抵抗Ｒｕとを（２２）式に代入して、Ｕ相コイルの銅損Ｐｕを算出する。
Ｐｕ＝Ｉｕ２×Ｒｕ ・・・（２２）
熱抵抗算出部３４ｂは、Ｕ相コイルの銅損と温度とに基づいて、熱抵抗を算出する。具体的には、熱抵抗算出部３４ｂは、時間計測部３４ａにより直流制御を開始するときの時刻ｔ１を計測し、また、直流制御を開始してからｎ秒後の時刻ｔ２を計測する。熱抵抗算出部３４ｂは、時刻ｔ１に検出したＵ相コイルの温度をＴｕ１とし、時刻ｔ２に検出したＵ相コイルの温度をＴｕ２とし、Ｕ相コイルの銅損Ｐｕを（２３）式に代入して、熱抵抗Ｒｔｈ［Ｋ／Ｗ］を算出する。なお、Ｃは、熱容量［Ｊ／Ｋ］であり既知の値である。ただし、（２３）式中の熱抵抗Ｒｔｈは、指数関数であるため、差分計算、Ｚ変換または双一次変換を用いて算出する。
Ｔｕ２＝（Ｐｕ×Ｒｔｈ）×（１−ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）））＋Ｔｕ１×ｅｘｐ（−ｎ÷（Ｃ×Ｒｔｈ）） ・・・（２３）
信号生成部１９は、熱抵抗算出部３４ｂにより算出された熱抵抗が設定されている抵抗を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を生成する。出力部２０は、モータ３を停止させる信号を出力する。
よって、保護装置７は、モータ３に直流制御が行われている状態において、熱抵抗が設定されている抵抗を超えた場合に、モータ３の駆動を停止させる信号を出力することにより、熱検知器４によって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなってもモータ３を保護することができる。
また、保護装置７は、熱容量を予め設定しておき、設定されたタイミングで熱抵抗を算出し、設定されている抵抗を超えたかどうかを検出するので、モータ３の冷却状態が悪化し、設定されている抵抗を超えた場合に、モータ３の駆動を停止させることにより、モータ３を保護することができる。
実施の形態４．
つぎに、実施の形態４にかかる保護装置８を備えるサーボモータ１０３の構成について説明する。図６は、実施の形態４にかかるサーボモータ１０３の構成を示す図である。図７は、実施の形態４にかかる処理部５２の動作についての説明に供するフローチャートである。
サーボモータ１０３は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を再び交流電圧に変換し、変換した交流電圧を出力するインバータ装置２と、インバータ装置２により駆動されるモータ３と、モータ３を保護する保護装置８と、モータ３を構成する一相のコイルの熱を検知する熱検知器４と、モータ３の回転角度を検出する回転検出器５とを備える。
モータ３は、第一相コイル、第二相コイルおよび第三相コイルから構成されている。以下では、第一相コイルは、Ｕ相コイルと称し、第二相コイルは、Ｖ相コイルと称し、第三相コイルは、Ｗ相コイルと称する。
熱検知器４は、Ｕ相コイルの熱を検知すると説明するが、Ｖ相コイルまたはＷ相コイルの熱を検知してもよい。回転検出器５は、モータ３の回転角度を検出する。
また、実施の形態４にかかるサーボモータ１０３の保護装置８と、実施の形態２にかかるサーボモータ１０１の保護装置６とは、処理部５２と処理部３１との構成のみが異なり、他の構成は同一である。以下では、サーボモータ１０１と同一の構成要素については同一の符号を付す。
保護装置８は、Ｕ相コイルの温度を検出する温度検出部１１と、電流を検出する電流検出部１３と、インバータ装置２からモータ３へ供給される電圧を検出する電圧検出部５１と、モータ３を停止させる信号を出力する処理部５２と、回転検出器５により検出された値に基づいて、モータ３の電圧および電流位相を検出する位相検出部１５を備える。
ここで、モータ３が駆動している状態における処理部５２の具体的な構成について説明する。処理部５２は、Ｖ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を記憶する記憶部２１と、トルク値を算出するトルク値算出部５３と、モータ３の回転数を検出する回転数検出部５４と、出力を算出する出力算出部５５と、入力を算出する入力算出部５６と、全損失を算出する全損失算出部５７と、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの温度を算出する温度算出部５８と、信号を生成する信号生成部１９と、信号を出力する出力部２０とを備える。
記憶部２１は、前回の処理により算出されたＶ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を記憶する。
トルク値算出部５３は、電流検出部１３により検出された電流に基づいて、トルク値を算出する。具体的には、トルク値算出部５３は、電流検出部１３により検出された電流に基づいて、ｄｑ座標変換を行い、トルク値を算出する。
回転数検出部５４は、モータ３の極数とインバータ装置２から検出した周波数ｆとを（２４）式に代入して、モータ３の回転数Ｎを検出する。
Ｎ＝１２０÷ｆ×モータの極数 ・・・（２４）
出力算出部５５は、トルク値とモータ３の回転数とに基づいて、出力を算出する。具体的には、出力算出部５５は、トルク値Ｔと回転数Ｎとを（２５）式に代入して、出力Ｐｏｕｔを算出する。
Ｐｏｕｔ＝Ｔ×（２π×Ｎ÷６０）÷１０００ ・・・（２５）
入力算出部５６は、電流検出部１３により検出された電流と電圧検出部５１により検出された電圧とに基づいて、入力を算出する。具体的には、入力算出部５６は、電流Ｉと電圧Ｖとを（２６）式に代入して、入力Ｐｉｎを算出する。なお、ｃｏｓβは、力率を示す。
Ｐｉｎ＝√３×Ｉ×Ｖ×ｃｏｓβ ・・・（２６）
全損失算出部５７は、出力と入力とに基づいて、モータ３の駆動による全損失を算出する。具体的には、全損失算出部５７は、（２７）式に示すように、入力Ｐｉｎから出力Ｐｏｕｔを減算することにより、全損失Ｐを算出する。
Ｐ＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ ・・・（２７）
温度算出部５８は、全損失とＵ相コイルの温度とに基づいて、熱抵抗を算出し、当該熱抵抗と全損失とに基づいて、Ｖ相コイルの温度とＷ相コイルの温度とを算出する。具体的には、温度算出部５８は、時間を計測する時間計測部５８ａと、熱抵抗を算出する熱抵抗算出部５８ｂと、Ｖ相コイルの温度およびＷ相コイルの温度を算出する算出部５８ｃとを備える。熱抵抗算出部５８ｂは、時間計測部５８ａにより駆動を開始するときの時刻ｔ１を計測し、また、時間計測部５８ａにより駆動を終了するときの時刻ｔ２を計測する。熱抵抗算出部５８ｂは、時刻ｔ１のＵ相コイルの温度と、時刻ｔ２のＵ相コイルの温度と、全損失とに基づいて、熱抵抗を算出する。
信号生成部１９は、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を生成する。出力部２０は、モータ３を停止させる信号を出力する。
つぎに、上述した処理部５２の具体的な動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下では、上述したステップＳＴ１および上述したステップＳＴ２１の工程において、直流制御が行われていない、すなわちモータ３が駆動中であると判断した場合（Ｎｏ）の処理部５２の動作について説明する。
ステップＳＴ１３において、温度算出部５８は、時間計測部５８ａにより設定されている駆動時間を計測する。
ステップＳＴ１４において、温度算出部５８は、計測した駆動時間に基づいて、駆動の開始から終了までの時間を算出する。以下では、温度算出部５８により算出した時間を「ｎ１」と称する。
ステップＳＴ１５において、温度算出部５８は、全損失算出部５７により算出された全損失Ｐと、温度検出部１１により検出されたＵ相コイルの温度Ｔｕとに基づいて、熱抵抗Ｒｔｈを算出する。具体的には、温度算出部５８は、駆動の開始時に温度検出部１１により検出されたＵ相コイルの温度をＴｕ１とし、駆動の終了時に温度検出部１１により検出されたＵ相コイルの温度をＴｕ２とし、全損失ＰとステップＳＴ１４の工程で算出した時間ｎ１とを（２８）式に代入して、熱抵抗Ｒｔｈ［Ｋ／Ｗ］を算出する。なお、Ｃは、熱容量［Ｊ／Ｋ］であり既知の値である。また、（２８）式中の熱抵抗Ｒｔｈは、指数関数であるため、差分計算、Ｚ変換または双一次変換を用いて算出する。
Ｔｕ２＝（Ｐ×Ｒｔｈ）×（１−ｅｘｐ（−ｎ１÷（Ｃ×Ｒｔｈ）））＋Ｔｕ１×ｅｘｐ（−ｎ１÷（Ｃ×Ｒｔｈ）） ・・・（２８）
ステップＳＴ１６において、温度算出部５８は、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ２およびＷ相コイルの温度Ｔｗ２を算出する。具体的には、温度算出部５８は、熱抵抗Ｒｔｈと全損失Ｐと記憶部２１に記憶されているＶ相コイルの温度Ｔｖ１とを（２９）式に代入して、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ２を算出する。また、温度算出部５８は、熱抵抗Ｒｔｈと全損失Ｐと記憶部２１に記憶されているＷ相コイルの温度Ｔｗ１とを（３０）式に代入して、Ｗ相コイルの温度Ｔｗ２を算出する。なお、熱抵抗Ｒｔｈおよび全損失Ｐは、三相とも同じ値を用いる。また、コールドスタートのときには、「Ｔｕ１＝Ｔｖ１＝Ｔｗ１」とする。
Ｔｖ２＝（Ｐ×Ｒｔｈ）×（１−ｅｘｐ（−ｎ１÷（Ｃ×Ｒｔｈ）））＋Ｔｖ１×ｅｘｐ（−ｎ１÷（Ｃ×Ｒｔｈ）） ・・・（２９）
Ｔｗ２＝（Ｐ×Ｒｔｈ）×（１−ｅｘｐ（−ｎ１÷（Ｃ×Ｒｔｈ）））＋Ｔｗ１×ｅｘｐ（−ｎ１÷（Ｃ×Ｒｔｈ）） ・・・（３０）
ステップＳＴ１７において、信号生成部１９は、Ｕ相コイルの温度Ｔｕ２、Ｖ相コイルの温度Ｔｖ２またはＷ相コイルの温度Ｔｗ２が設定されている温度を超えているかどうかを判断する。いずれか一つのコイルでも設定されている温度を超えていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ１１またはステップＳＴ３１に進み、すべてのコイルが設定されている温度を超えていないと判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ１０またはステップＳＴ３０に進む。
よって、保護装置８は、モータ３が駆動している状態において、いずれかのコイルが設定されている温度を超えた場合に、モータ３の駆動を停止させる信号を出力することにより、熱検知器４によって検出されているコイル以外のコイルの温度が高くなってもモータ３を保護することができる。
また、保護装置８は、モータ３が短時間の駆動と直流制御とを繰り返し、各相コイルの温度が異なる状態において、いずれかのコイルが設定されている温度を超えた場合に、モータ３の駆動を停止させることにより、モータ３を保護することができる。
なお、実施の形態１にかかる保護装置１、実施の形態２にかかる保護装置６、実施の形態３にかかる保護装置７および実施の形態４にかかる保護装置８は、図８に示すように、演算を行うＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１により読み取られるプログラムが保存されるＲＯＭ２０２と、ＲＯＭ２０２に保存されているプログラムが展開されるＲＡＭ２０３と、信号の入出力を行うインターフェイス２０４とから構成されてもよい。
具体的には、ＲＯＭ２０２には、上述した保護装置１の各構成要素の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に保存されているプログラムをＲＡＭ２０３に読み出し、Ｕ相コイルの抵抗と、電流と、回転角度とに基づいて、Ｕ相コイルの電圧、Ｖ相コイルの電圧およびＷ相コイルの電圧を算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｖ相コイルの電流と電圧とに基づいて、Ｖ相コイルの抵抗を算出し、Ｗ相コイルの電流と電圧とに基づいて、Ｗ相コイルの抵抗を算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｖ相コイルの抵抗に基づいて、Ｖ相コイルの温度を算出し、Ｗ相コイルの抵抗に基づいて、Ｗ相コイルの温度を算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を生成する。モータ３の駆動を停止させる信号は、インターフェイス２０４を介してインバータ装置２に出力される。
また、ＲＯＭ２０２には、上述した保護装置６の各構成要素の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に保存されているプログラムをＲＡＭ２０３に読み出し、Ｖ相コイルの温度に基づいて、Ｖ相コイルの抵抗を算出し、Ｗ相コイルの温度に基づいて、Ｗ相コイルの抵抗を算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｕ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｕ相コイルの銅損を算出し、Ｖ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｖ相コイルの銅損を算出し、Ｗ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｗ相コイルの銅損を算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｕ相コイルの銅損と温度とに基づいて、熱抵抗を算出し、当該熱抵抗とＶ相コイルの銅損とに基づいて、Ｖ相コイルの温度を算出し、当該熱抵抗とＷ相コイルの銅損とに基づいて、Ｗ相コイルの温度を算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を生成する。モータ３の駆動を停止させる信号は、インターフェイス２０４を介してインバータ装置２に出力される。
また、ＲＯＭ２０２には、上述した保護装置７の各構成要素の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に保存されているプログラムをＲＡＭ２０３に読み出し、Ｕ相コイルの電流と抵抗とに基づいて、Ｕ相コイルの銅損を算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｕ相コイルの銅損と温度とに基づいて、熱抵抗を算出する。ＣＰＵ２０１は、熱抵抗が設定されている抵抗を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を生成する。モータ３の駆動を停止させる信号は、インターフェイス２０４を介してインバータ装置２に出力される。
また、ＲＯＭ２０２には、上述した保護装置８の各構成要素の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に保存されているプログラムをＲＡＭ２０３に読み出し、電流に基づいて、トルク値を算出する。ＣＰＵ２０１は、モータ３の回転数を検出する。ＣＰＵ２０１は、トルク値とモータ３の回転数とに基づいて、出力を算出する。ＣＰＵ２０１は、検出された電流および電圧に基づいて、入力を算出する。ＣＰＵ２０１は、出力と入力とに基づいて、モータ３の駆動による全損失を算出する。ＣＰＵ２０１は、全損失とＵ相コイルの温度とに基づいて、熱抵抗を算出し、当該熱抵抗と全損失とに基づいて、Ｖ相コイルの温度とＷ相コイルの温度とを算出する。ＣＰＵ２０１は、Ｕ相コイルの温度、Ｖ相コイルの温度またはＷ相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、モータ３の駆動を停止させる信号を生成する。モータ３の駆動を停止させる信号は、インターフェイス２０４を介してインバータ装置２に出力される。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１，６，７，８ 保護装置、２ インバータ装置、３ モータ、４ 熱検知器、５ 回転検出器、１１ 温度検出部、１２，３２，３４ 抵抗算出部、１３ 電流検出部、１３ａ 検出部、１３ｂ 算出部、１４，３１，４１，５２ 処理部、１５ 位相検出部、１６ 電圧算出部、１６ａ 第１電圧算出部、１６ｂ 第２電圧算出部、１７ 抵抗算出部、１８，３４，５８ 温度算出部、１９ 信号生成部、２０ 出力部、２１ 記憶部、３３ 銅損算出部、３４ａ，５８ａ 時間計測部、３４ｂ，５８ｂ 熱抵抗算出部、３４ｃ，５８ｃ 算出部、５３ トルク値算出部、５４ 回転数検出部、５５ 出力算出部、５６ 入力算出部、５７ 全損失算出部、１００，１０１，１０２，１０３ サーボモータ。

Claims (4)

  1. インバータ装置により駆動されるモータを保護する保護装置において、
    前記モータの第一相コイルの温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部により検出された温度に基づいて、当該第一相コイルの抵抗を算出する第１抵抗算出部と、
    前記インバータ装置から前記モータへ供給される電流を検出する電流検出部と、
    前記第１抵抗算出部により算出された抵抗と前記電流検出部により検出された電流とに基づいて、前記モータの第二相コイルの温度および第三相コイルの温度を算出し、前記第一相コイルの温度、前記第二相コイルの温度または前記第三相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、前記モータを停止させる信号を出力する処理部と、
    前記モータの回転角度を検出する角度検出部と
    を備え、
    前記モータに直流制御が行われている状態において、
    前記電流検出部は、
    検出された電流である前記第一相コイルの電流または前記第二相コイルの電流と、前記回転角度とに基づいて、前記第三相コイルの電流を算出し、
    前記処理部は、
    前回の処理により算出された前記第二相コイルの温度および前記第三相コイルの温度を記憶する記憶部と、
    前記第二相コイルの温度に基づいて、前記第二相コイルの抵抗を算出し、前記第三相コイルの温度に基づいて、前記第三相コイルの抵抗を算出する第２抵抗算出部と、
    前記第一相コイルの電流と抵抗とに基づいて、前記第一相コイルの銅損を算出し、前記第二相コイルの電流と抵抗とに基づいて、前記第二相コイルの銅損を算出し、前記第三相コイルの電流と抵抗とに基づいて、前記第三相コイルの銅損を算出する銅損算出部と、
    前記第一相コイルの銅損と温度とに基づいて、熱抵抗を算出し、当該熱抵抗と前記第二相コイルの銅損とに基づいて、前記第二相コイルの温度を算出し、当該熱抵抗と前記第三相コイルの銅損とに基づいて、前記第三相コイルの温度を算出する温度算出部と、
    前記第一相コイルの温度、前記第二相コイルの温度または前記第三相コイルの温度が前記設定されている温度を超えていることを検出した場合、前記モータを停止させる信号を生成する信号生成部と、
    前記信号を出力する出力部とを備えることを特徴とする保護装置。
  2. インバータ装置により駆動されるモータを保護する保護装置において、
    前記モータの第一相コイルの温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部により検出された温度に基づいて、当該第一相コイルの抵抗を算出する第１抵抗算出部と、
    前記インバータ装置から前記モータへ供給される電流を検出する電流検出部と、
    前記第１抵抗算出部により算出された抵抗と前記電流検出部により検出された電流とに基づいて、前記モータの第二相コイルの温度および第三相コイルの温度を算出し、前記第一相コイルの温度、前記第二相コイルの温度または前記第三相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、前記モータを停止させる信号を出力する処理部と、
    を備え、
    前記モータに直流制御が行われている状態において、
    前記処理部は、
    前記第一相コイルの電流と抵抗とに基づいて、前記第一相コイルの銅損を算出する銅損算出部と、
    前記第一相コイルの銅損と温度とに基づいて、熱抵抗を算出する熱抵抗算出部と、
    前記熱抵抗が設定されている抵抗を超えていることを検出した場合、前記モータを停止させる信号を生成する信号生成部と、
    前記信号を出力する出力部とを備える保護装置。
  3. インバータ装置により駆動されるモータを保護する保護装置において、
    前記モータの第一相コイルの温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部により検出された温度に基づいて、当該第一相コイルの抵抗を算出する第１抵抗算出部と、
    前記インバータ装置から前記モータへ供給される電流を検出する電流検出部と、
    前記第１抵抗算出部により算出された抵抗と前記電流検出部により検出された電流とに基づいて、前記モータの第二相コイルの温度および第三相コイルの温度を算出し、前記第一相コイルの温度、前記第二相コイルの温度または前記第三相コイルの温度が設定されている温度を超えていることを検出した場合、前記モータを停止させる信号を出力する処理部と、
    前記モータの回転角度を検出する角度検出部と、
    前記インバータ装置から前記モータへ供給される電圧を検出する電圧検出部と、
    を備え、
    前記モータが駆動している状態において、
    前記電流検出部は、検出された電流である前記第一相コイルの電流または前記第二相コイルの電流と、前記回転角度とに基づいて、前記第三相コイルの電流を算出し、
    前記処理部は、
    前回の処理により算出された前記第二相コイルの温度および前記第三相コイルの温度を記憶する記憶部と、
    前記電流検出部により検出された電流に基づいて、トルク値を算出するトルク値算出部と、
    前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、
    前記トルク値と前記モータの回転数とに基づいて、出力を算出する出力算出部と、
    前記電流検出部により検出された電流と前記電圧検出部により検出された電圧とに基づいて、入力を算出する入力算出部と、
    前記入力と前記出力とに基づいて、前記モータの駆動による全損失を算出する全損失算出部と、
    前記全損失と前記第一相コイルの温度とに基づいて、熱抵抗を算出し、当該熱抵抗と前記全損失とに基づいて、前記第二相コイルの温度と前記第三相コイルの温度とを算出する温度算出部と、
    前記第一相コイルの温度、前記第二相コイルの温度または前記第三相コイルの温度が前記設定されている温度を超えていることを検出した場合、前記モータを停止させる信号を生成する信号生成部と、
    前記信号を出力する出力部とを備える保護装置。
  4. 請求項１から請求項３いずれか一項に記載の保護装置を備えることを特徴とするサーボモータ。
JP2015545573A 2015-03-30 2015-03-30 保護装置およびサーボモータ Expired - Fee Related JP5936786B1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/059989 WO2016157382A1 (ja) 2015-03-30 2015-03-30 保護装置およびサーボモータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5936786B1 true JP5936786B1 (ja) 2016-06-22
JPWO2016157382A1 JPWO2016157382A1 (ja) 2017-04-27

Family

ID=56184751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015545573A Expired - Fee Related JP5936786B1 (ja) 2015-03-30 2015-03-30 保護装置およびサーボモータ

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5936786B1 (ja)
KR (1) KR101856431B1 (ja)
CN (1) CN107567681B (ja)
TW (1) TWI577126B (ja)
WO (1) WO2016157382A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110603728B (zh) * 2017-05-08 2023-05-05 阿尔卑斯阿尔派株式会社 带旋转角度检测器的电动机、电动机的旋转角度检测器以及电动机的旋转角度检测方法
CN110832756A (zh) * 2018-09-19 2020-02-21 深圳市大疆创新科技有限公司 三相电机及其温度检测方法、装置、云台、可移动平台
DE102018130495A1 (de) 2018-11-30 2020-06-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur laufenden Zustandsüberwachung eines Elektromotors
JP7385628B2 (ja) 2021-06-25 2023-11-22 株式会社日立産機システム 電動機制御装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003164185A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Denso Corp 三相交流モータ制御装置
JP2010011546A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Toyota Motor Corp 車両駆動用モータの制御装置
JP2011015584A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Toshiba Mach Co Ltd モータ巻線焼損保護装置
US20110279074A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-17 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation systems and methods
JP2012057586A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Panasonic Corp 圧縮機モータの予熱制御装置
JP2013029483A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Fanuc Ltd 電動機の可動子の温度を検出する温度検出装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58172989A (ja) * 1982-04-02 1983-10-11 Mitsubishi Electric Corp 誘導電動機のトルク制御装置
JP3668666B2 (ja) * 2000-03-21 2005-07-06 株式会社日立製作所 同期電動機とそれを用いた電気車及びその制御方法
JP2005080450A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Hitachi Ltd 集中巻回転電機システムおよびそれを用いたアクチュエータ並びにブレーキシステム
JP4879657B2 (ja) * 2006-05-31 2012-02-22 本田技研工業株式会社 電動機の制御装置
US7615951B2 (en) * 2006-09-08 2009-11-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and system for limiting the operating temperature of an electric motor
US7839108B2 (en) * 2008-01-24 2010-11-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation
JP5276700B2 (ja) * 2011-09-21 2013-08-28 ファナック株式会社 電動機の巻線過熱防止装置および電動機の制御装置
JP2013143879A (ja) * 2012-01-12 2013-07-22 Panasonic Corp インバータ制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003164185A (ja) * 2001-11-27 2003-06-06 Denso Corp 三相交流モータ制御装置
JP2010011546A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Toyota Motor Corp 車両駆動用モータの制御装置
JP2011015584A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Toshiba Mach Co Ltd モータ巻線焼損保護装置
US20110279074A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-17 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric motor stator winding temperature estimation systems and methods
JP2012057586A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Panasonic Corp 圧縮機モータの予熱制御装置
JP2013029483A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Fanuc Ltd 電動機の可動子の温度を検出する温度検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016157382A1 (ja) 2016-10-06
CN107567681A (zh) 2018-01-09
KR20170118225A (ko) 2017-10-24
JPWO2016157382A1 (ja) 2017-04-27
KR101856431B1 (ko) 2018-05-09
TWI577126B (zh) 2017-04-01
CN107567681B (zh) 2019-01-18
TW201635693A (zh) 2016-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5936786B1 (ja) 保護装置およびサーボモータ
JP5607698B2 (ja) 電動機の温度を推定する温度推定装置
Gorozhankin et al. Taking Iron Loss into Account in Control Systems of Synchronous Reluctance Electric Drives
KR101024164B1 (ko) 교류 회전기의 제어 장치
CN109923780B (zh) 电机的控制方法以及电机的控制装置
JP4116595B2 (ja) モータ制御装置
CN105556816B (zh) 电力转换装置和电力转换装置的控制方法
JP4577949B2 (ja) モータ制御装置
JP5514826B2 (ja) 同期機起動装置
JP3668666B2 (ja) 同期電動機とそれを用いた電気車及びその制御方法
JP7033505B2 (ja) 誘導電動機の過熱監視方法、誘導電動機監視装置、および誘導電動機の制御システム
JP4475903B2 (ja) モータ制御装置
GB2503040A (en) Variable torque angle for electric motor
JP2009183051A (ja) 同期機の制御装置
JP2011217574A (ja) 風力発電システム、回転機の制御装置および制御方法
JP6299644B2 (ja) 電動機制御装置
KR101585770B1 (ko) 매입 영구자석 동기 전동기의 단상 결상 고장 검출 시스템
JP6003814B2 (ja) 同期電動機の駆動システム
JP2017103918A (ja) 回転電機の制御装置およびその制御方法
JP2020014266A (ja) 電動機の制御装置
JP5320917B2 (ja) 発電機の振動抑制制御装置
JP2007089261A (ja) 電力変換装置
JP7033973B2 (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
JP5439152B2 (ja) 電動機の制御装置および制御方法
US11898917B2 (en) Method for monitoring a coil temperature

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160412

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160510

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5936786

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees