JP6560631B2 - モータ制御装置、モータ制御方法及びモータ制御プログラム - Google Patents
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Description
また、PWM制御においては、パルス信号の周波数(PWM周波数)を高くすることによっても、モータの発熱が低減されることが知られている。
そこで、モータの温度が低い場合には、PWM周波数を下げることによりアンプ側の温度を低減させる手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図1は、本実施形態に係るモータ制御装置1を含む制御システム全体の構成を示す図である。
本実施形態では、工作機械における主軸用のモータ3を、モータ制御装置1によりアンプ2を介して駆動する。なお、モータ3は、主軸用のスピンドルモータには限られず、本実施形態の手法は、加減速時の温度上昇を抑制する課題を有する各種モータに適用可能である。
アンプ2は、指令された電圧値をスイッチング素子によりパルス信号に変換してモータ3に印加することにより、モータ3の電流を制御する。
モータ3は、アンプから供給される電流により主軸を回転させ、回転速度等をモータ制御装置1にフィードバックする。さらに、本実施形態では、モータの巻線に取り付けられたセンサにより計測された温度データを、モータ制御装置1へ提供する。
この制限値は、モータ3を加減速させるときの最大電流値である。モータ3は、通常では最大電流により加速及び減速が行われるため、このときにモータ3の温度上昇が起こりやすい。このため、温度が高くなるに応じて電流の制限値が低く設定される。
具体的には、周波数決定部13は、電流の制限値と所定の値とを比較し、制限値が所定の値未満の場合に、所定の値以上の場合よりも高い周波数に決定する。
電流の制限値は、モータ3のオーバーヒートを防ぐために、高温になるに従って低く設定される。例えば、制限値は、所定の温度T1まで電流値X(100%の出力)が維持され、温度T1を超えると、温度T1との差分に応じて線型に低下する。
モータ3が継続して使用され、温度がT1を超えて上昇した場合、電流の制限値は低下する。このとき、さらに高周波側のPWM周波数(高速PWM)を用いることで温度上昇を抑制できるが、アンプ2を保護するために、電流の許容値Aが存在する。この許容値Aは、高速PWMを用いる場合に許容される最大電流値であり、許容値Aを超える電流値で高速PWMに切り替えるべきでない。
そこで、モータ3の電流の制限値が許容値より低下すると高速PWMに切り替えられ、許容値以上に回復すると、通常PWMに再度切り替えられる。
本実施形態において決定されるPWM周波数は、2種類に限られず、2種類以上の複数のPWM周波数が用いられてよい。
高周波側のPWM周波数ω2(>ω1)のときのアンプ2における電流の許容値A2に対して、モータ3における電流の制限値が低い場合はPWM周波数ω2が、高い場合はPWM周波数ω1が選択される。
低周波側から順にω1<ω2<ω3のPWM周波数が用意されている場合、PWM周波数ω3に対してアンプ2における電流の許容値A3が、PWM周波数ω2に対して許容値A2が、それぞれ設定されている。
これらの許容値A2及びA3を境界にして、モータ3における電流の制限値がA3未満の場合にPWM周波数ω3が、A3以上A2未満の場合にPWM周波数ω2が、A2以上の場合にPWM周波数ω1が選択される。
本処理は、モータ制御装置1の制御部において、モータ3を駆動している間、連続して、又は所定の周期で繰り返し実行される。
なお、本処理では、2種類のPWM周波数のいずれかが条件に応じて選択される。
2 アンプ
3 モータ
11 温度取得部
12 制限値決定部
13 周波数決定部
Claims (4)
- パルス幅変調によりモータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータの温度を取得する温度取得部と、
前記モータを駆動する電流による当該モータのオーバーヒートを防ぐため、前記モータの温度が高くなるに応じて当該電流の制限値を低く決定する制限値決定部と、
決定された前記制限値に基づいて、電流が当該制限値に達した場合の発熱からアンプを保護するために、当該アンプの温度を監視せずに当該アンプで発生させるPWM周波数を決定する周波数決定部と、を備え、
前記周波数決定部は、前記制限値と所定の値とを比較し、前記制限値が前記所定の値未満の場合に、前記所定の値以上の場合よりも高い周波数に決定するモータ制御装置。 - 前記所定の値は、複数のPWM周波数の降順の並びのうち、隣り合った組み合わせの高周波側の周波数それぞれに対応して設定される前記アンプの許容電流値である請求項1に記載のモータ制御装置。
- パルス幅変調によりモータを駆動するモータ制御方法であって、
前記モータの温度を取得する温度取得ステップと、
前記モータを駆動する電流による当該モータのオーバーヒートを防ぐため、前記モータの温度が高くなるに応じて当該電流の制限値を低く決定する制限値決定ステップと、
決定された前記制限値に基づいて、電流が当該制限値に達した場合の発熱からアンプを保護するために、当該アンプの温度を監視せずに当該アンプで発生させるPWM周波数を決定する周波数決定ステップと、をコンピュータが実行し、
前記周波数決定ステップにおいて、前記制限値と所定の値とを比較し、前記制限値が前記所定の値未満の場合に、前記所定の値以上の場合よりも高い周波数に決定するモータ制御方法。 - パルス幅変調によりモータを駆動するためのモータ制御プログラムであって、
前記モータの温度を取得する温度取得ステップと、
前記モータを駆動する電流による当該モータのオーバーヒートを防ぐため、前記モータの温度が高くなるに応じて当該電流の制限値を低く決定する制限値決定ステップと、
決定された前記制限値に基づいて、電流が当該制限値に達した場合の発熱からアンプを保護するために、当該アンプの温度を監視せずに当該アンプで発生させるPWM周波数を決定する周波数決定ステップと、をコンピュータに実行させ、
前記周波数決定ステップにおいて、前記制限値と所定の値とを比較させ、前記制限値が前記所定の値未満の場合に、前記所定の値以上の場合よりも高い周波数に決定させるためのモータ制御プログラム。
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