JPH0591654A - 電動機用保護装置 - Google Patents

電動機用保護装置

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JPH0591654A
JPH0591654A JP4065694A JP6569492A JPH0591654A JP H0591654 A JPH0591654 A JP H0591654A JP 4065694 A JP4065694 A JP 4065694A JP 6569492 A JP6569492 A JP 6569492A JP H0591654 A JPH0591654 A JP H0591654A
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JP
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electric motor
temperature
operating temperature
protection device
counting
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JP4065694A
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Cornelius Peter
ペーター コルネリウス
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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
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    • H02H6/00—Emergency protective circuit arrangements responsive to undesired changes from normal non-electric working conditions using simulators of the apparatus being protected, e.g. using thermal images
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 付加的部材が必要なく、どのような場所にも
配置することのできる電動機用保護装置を提供すること
である。 【構成】 動作温度を電動機の他の動作パラメータから
間接的に算出する電子装置が設けられており、電動機を
自動的に遮断するための手段は電子的手段として構成さ
れているようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機の動作温度を検
出するための手段と、設定可能な限界動作温度を上回る
際に電動機を自動的に遮断するための手段とを備えた、
電動機例えばサーボモータを過度に高い動作温度から保
護する保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動機において過度に高い動作温度は次
のような場合に生じる。すなわち、動作中の負荷が過度
に高いかおよび／または過度に長い場合、または電動機
がブロッキングされ、しかも電源網またはバッテリへの
接続が維持される場合に生じる。過度に高い動作温度に
よって、カーボンブラシ、整流子および支承部が過度に
摩耗し、その際極端な場合絶縁部の損傷によって巻線短
絡も生じ得る。
【０００３】許容できないほど高い動作温度を阻止する
ために、この種の電動機にサーモ保護スイッチを設ける
ことが公知である。このサーモ保護スイッチは例えばバ
イメタルスイッチとして電動機の電流回路に配置され
る。過度に高い温度を上回る際にバイメタル接点が開放
しそれにより電動機は遮断される。しかしこの種のバイ
メタルスイッチは場所が必要でしかも高価なだけでな
く、非常に精度が低い。さらにバイメタルスイッチを温
度上昇に関してクリティカルな個所に配置することはし
ばしば非常に困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、付加
的部材が必要なく、どのような場所にも配置することの
できる電動機用保護装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、動作温度を電動機の他の動作パラメータから間接的
に算出する電子装置が設けられており、電動機を自動的
に遮断するための手段は電子的手段として構成されてい
るようにして解決される。
【０００６】発明の利点 請求項１の特徴部分の構成を有する本発明の保護装置
は、サーモスイッチを省略することができ、動作温度の
検出が正確な電子的手段によって行われるという利点を
有する。動作温度を電動機の他の動作パラメータから間
接的に検出するので、温度検出のための組み込み個所は
重要でなくなる。過度に高い動作温度を生じることにな
る過度に長く過度に大きな負荷を非常に迅速に検出する
ことができる。というのは、サーモスイッチへの熱伝導
は何の役目も果たさないからである。すなわち公知のサ
ーモスイッチでは、非常に大きな負荷または短絡に基づ
いて許容できない高温が発生しても、サーモスイッチへ
の熱伝導のため遮断が遅すぎるということがあり得た。
電動機を遮断するための電子的手段によって、所望の遮
断温度を非常に正確に確定することができ、構造に起因
する変動が実質的に影響を及ぼさない。別の利点は、電
動機の回転数検出とマイクロコンピュータによる電子制
御がいずれにせよ行われている場合、保護装置に対する
付加的構成部材は必要ないということである。これによ
り保護装置は非常に安価になる。
【０００７】従属請求項に記載された手段により、本発
明のさらに有利な実施形態が可能である。
【０００８】動作温度の間接的検出のための他の動作パ
ラメータは有利には、供給電圧および／または電機子回
転数と関連した投入接続持続時間である。動作温度を供
給電圧と関連した投入接続持続時間からのみ求めるなら
ば、回転数検出が行われていなくても付加的構成部材は
必要ない。動作温度の検出は、供給電圧と電機子回転数
とを考慮したときの方がより正確になることは自明であ
る。供給電圧の検出は、供給電圧がバッテリ電圧である
場合に重要である。というのは、バッテリ電圧は負荷と
充電状態に依存して、電動機に非常に大きく異なる負荷
状態を引き起こすからである。
【０００９】変化する外部温度も電動機の動作温度に影
響を及ぼすから、算出した動作温度に対する補正量とし
て外部温度を使用すると有利である。
【００１０】自動的遮断に用いる電子的手段は有利には
スイッチヒステリシスを有する。これにより、限界動作
温度領域での常時の入切り接続が回避され、電動機を新
たに投入接続することができるようになる前に冷却する
ことができる。
【００１１】電機子回転数および／または供給電圧の検
出は付加的に、電動機のブロッキングまたは過度の負荷
に対する高速動作型の安全装置として使用することがで
きる。すなわちブロッキングまたは過度の負荷の場合、
電機子回転数は零になり、供給電圧は特にバッテリ電圧
の場合、多少とも落下する。従って、前記の動作パラメ
ータが設定可能な下側限界値を下回ると、非常に短い投
入接続時間後に既に、電動機遮断用の安全装置を作動す
ることができる。選択的にまたは付加的に、励磁電流が
上側限界値を上回ることを遮断のために用いることもで
きる。
【００１２】動作温度を検出するために、電子的装置に
計数装置を用いると有利である。この計数装置は、電動
機の投入接続時間の間、計数周波数を計数する。この計
数周波数は供給電圧および／または電機子回転数および
／または外部温度に依存して同じ様に相応に可変であ
る。従い、設定可能な限界動作温度は設定可能な計数
値、または最大計数値に相応し、それによりオーバフロ
ーを遮断信号として使用することができる。
【００１３】別の有利な実施例では、付加的に冷却過程
をシミュレートするために、第２の計数周波数が反対の
計数方向で計数される。これにより、十分に長い投入接
続時間後の僅かな負荷の際に、限界動作温度の上回りを
不必要に識別することが回避される。この第２の計数周
波数は同様に外部温度に依存して可変である。
【００１４】動作温度を計算するための電子的装置およ
び自動的遮断のための手段は有利にはマイクロコンピュ
ータとして構成される。というのはこのようにすれば、
本発明の保護装置を実現するために付加的構成部材が必
要ないからである。
【００１５】前記の解決手段に代えて、動作温度検出お
よび設定可能な限界動作温度を上回る際の電動機の自動
的遮断を、純粋な電子的手段によって次のように実現す
ることができる。すなわち、動作温度を検出するために
温度に依存する抵抗と、当該抵抗における電圧降下に依
存して切り替わり、自動的遮断のための手段を作動させ
るコンパレータとを設けるのである。遮断自体は同じよ
うにして行われるが、動作温度は温度依存抵抗により直
接検出される。この抵抗は非常に小さな構造容積を有す
ることができるから、電動機の任意の個所に配置するこ
とができる。複数のクリティカルな個所を直接監視する
ことができるようにするため、複数のこの種の抵抗を設
けることができる。
【００１６】この温度に依存する抵抗は有利には、ＮＴ
Ｃ抵抗として構成される。
【００１７】動作温度を検出するための手段は有利には
次のようにして実現される。すなわち、温度に依存する
抵抗が別の抵抗と共に、供給電圧の印加される分圧器を
形成し、この分圧器のタップがコンパレータの入力側と
接続され、基準電圧と比較されるようにするのである。
このコンパレータは有利には同様にスイッチヒステリシ
スを有する。
【００１８】
【実施例】図１に示された実施例では、マイクロコンピ
ュータ１０が電動機１１の制御のために電力出力段１２
を介してこの電動機と接続されている。この電力出力段
はリレー出力段として構成するか、または半導体スイッ
チによって実現することができる。電動機１１の動作に
対する調整命令、例えば所定の回転数ｎ、所定の回転ト
ルクＮまたは投入および遮断状態Ａ／Ｅを設定するため
の調整命令は、調整装置１３からマイクロコンピュータ
１０に供給される。そのために調整装置１３は、それ自
体公知のようにポテンシオメータ、ステップスイッチま
たはその他のスイッチを有している。この種の調整装置
１３がマイクロコンピュータまたはその他の電子回路
に、電動機の所望の動作特性を形成するために及ぼす作
用は従来の技術に属するものであり公知である。従って
ここでは詳細に説明しない。
【００１９】マイクロコンピュータ１０内に点線で示さ
れた構成素子は基本的作用を説明するためにのみ用い
る。ここでの相応の機能は通常マイクロコンピュータに
含まれる構成素子によって実現される。
【００２０】電機子回転数を検出するために２つのホー
ルセンサ１４、１５が電動機１１に配置されている。ホ
ールセンサの信号はその周波数を電機子回転数に依存し
て変化させるために、マイクロコンピュータ１０の周波
数発生器１６に供給される。さらにこの周波数発生器１
６には回転数を変化させるために、供給電圧Ｕおよび外
部温度Ｔａが供給される。その際外部温度Ｔａは温度セ
ンサ１７により検出され、ＭＵＸインターフェース１８
を介してマイクロコンピュータ１０に供給される。電機
子回転数、供給電圧または外部温度の上昇はそれぞれ、
周波数発生器１６の周波数を上昇させる。この周波数発
生器１６を実現するためには、マイクロコンピュータ１
０に元から備わっているクロック周波数を利用すること
ができる。このクロック周波数は必要に応じて逓降分周
し、前記の動作パラメータに依存してマイクロコンピュ
ータの計算過程によって変化させることができる。検出
された動作パラメータをディジタル値に変換するため
の、場合により必要となるアナログ／ディジタル変換器
は簡単化のため図示されていないが、もちろん必要に応
じて設けることができる。
【００２１】形成された周波数発生器１６の出力周波数
は計数装置１９のアップカウント入力側Ｖに供給され
る。同時にそのダウンカウント入力側Ｒには周波数発生
器１６の別の周波数が供給される。この別の周波数は冷
却過程をシミュレートする。すなわち電動機１１から外
部へ排出される熱をシミュレートする。このダウンカウ
ント周波数も同様に外部温度Ｔａにより次のように制御
される。すなわち、外部温度Ｔａが減少するとこのダウ
ンカウント周波数が上昇するように制御される。図示し
ないバッテリバッファによって、この冷却過程をシミュ
レートするダウンカウント過程を、電動機１１ないし供
給電圧が遮断されてから継続するようにすることができ
る。
【００２２】簡単な実施例では外部温度Ｔａによる制御
を省略することができる。さらに動作温度の間接的検出
を、供給電圧Ｕのみまたは電機子回転数のみを制御動作
パラメータとして使用することによって行うことができ
る。
【００２３】計数装置１９にて設定可能な計数状態に達
したならば、出力信号が形成され、この出力信号により
電子的遮断装置２０が操作され、電力出力段１２および
電動機１１が遮断される。設定可能な計数状態として例
えば計数装置１９の最大計数状態を使用することができ
る。その際、遮断をトリガする信号は計数装置１９のオ
ーバフロー信号である。遮断装置２０はスイッチヒステ
リシスを有するか、またはこの種のスイッチヒステリシ
スをマイクロコンピュータ１０の別の関数により形成す
る。そのために例えば第２の比較的に小さい計数状態を
計数装置１９に設定することができる。この計数状態を
上回る際に、再投入接続過程がトリガされる。計数装置
１９の計数状態は、他の動作パラメータにより間接的に
検出ないし算出された、電動機１１の動作温度を表す。
【００２４】動作温度の間接的検出は勿論、マイクロコ
ンピュータ１０で別の仕方で行うこともできる。例え
ば、印加される動作パラメータを所定のアルゴリズムに
より結合するのである。このアルゴリズムはマイクロコ
ンピュータ１０のプログラムにより設定される。
【００２５】マイクロコンピュータ１０の代わりに選択
的に、他のディジタルまたはアナログ動作の電子回路を
使用することも当然できる。この電子回路では相応にし
て動作温度が間接的に求められる。これは例えば点線で
図示された装置に相応するディジタル解決手段の場合、
周波数発生器、計数装置および遮断装置によって行うこ
とができる。またアナログ解決手段の場合、コンデンサ
の充放電のための可変電圧源を使用することができる。
この可変電圧源では出力電圧が印加される動作パラメー
タに依存して設定される。
【００２６】図２に示された実施例では、同じまたは同
様の作用をする構成部材に同じ参照番号が付してあり、
繰り返して説明しない。第１の実施例と関連する選択的
変形実施例は勿論ここでも適用することができる。
【００２７】電動機１１にはＮＴＣ抵抗として構成され
た温度に依存する抵抗２１が配置されている。この抵抗
は別の抵抗２２と共に直列回路を形成し、この直列回路
には供給電圧Ｕが印加される。この場合勿論、供給電圧
は安定化電圧とすることができる。２つの抵抗２１、２
２から形成される分圧器の接続点は、例えばシュミット
トリガとして構成された閾値段２３と接続されており、
この閾値段の出力信号はマイクロコンピュータ１０ない
し電子的遮断装置２０に、電動機１１の遮断のため供給
される。
【００２８】動作温度が上昇する際、温度に依存する抵
抗２１の抵抗値は減少し、その結果分圧器のタップ電
圧、従い閾値段２３の入力電圧は同様に減少する。閾値
段２３により設定された閾値を下回ると、遮断装置２０
を介して電動機１１は既に説明したように遮断される。
閾値段２３のスイッチヒステリシスにより、再投入接続
は、動作温度が所定の大きさだけ低下して初めて行われ
る。
【００２９】閾値段２３の機能は勿論、マイクロコンピ
ュータ１０自体により実現することができる。従い例え
ば温度に依存する抵抗２１ないし分圧器はアナログ／デ
ィジタル変換器を介してマイクロコンピュータ１０と接
続することができる。
【００３０】簡単な実施例では、マイクロコンピュータ
１０も省略し、遮断装置２０を簡単なスイッチ、例えば
半導体スイッチにより実現することができる。この種の
簡単な実施形態では、調整装置１３を簡単なスイッチお
よび／または回転数調整のためのポテンシオメータによ
って置換することができる。
【００３１】前記のヒステリシスに対して選択的に、２
つの実施例に時間制御部を設けることができる。すなわ
ち、電動機１１の遮断後、時限素子または遅延素子を介
して再投入接続を所定の時間だけ遅延するのである。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、付加的部材が必要なく、
どのような場所にも配置することのできる電動機用保護
装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の保護装置の第１の実施例のブロック回
路図である。
【図２】本発明の保護装置の第２の実施例のブロック回
路図である。
【符号の説明】
１０ マイクロコンピュータ １１ 電動機 １３ 調整装置 １４、１５ ホールセンサ １６ 周波数発生器 １７ 温度センサ １８ ＭＵＸインターフェース １９ 計数装置 ２０ 遮断装置 ２１ 温度に依存する抵抗 ２２ 抵抗 ２３ 閾値段

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動機の動作温度を検出するための手段
    と、設定可能な限界動作温度を上回る際に電動機を自動
    的に遮断するための手段とを備えた、電動機例えばサー
    ボモータを過度に高い動作温度から保護する保護装置に
    おいて、 動作温度を電動機（１１）の他の動作パラメータから間
    接的に算出する電子装置（１６、１９）が設けられてお
    り、前記電動機（１１）を自動的に遮断するための手段
    （２０）は電子的手段として構成されていることを特徴
    とする電動機用保護装置。
  2. 【請求項２】 前記他の動作パラメータは、供給電圧お
    よび／または電機子回転数に関連した投入接続持続時間
    である請求項１記載の保護装置。
  3. 【請求項３】 前記供給電圧は動作電圧である請求項２
    記載の保護装置。
  4. 【請求項４】 電機子回転数を検出するために少なくと
    も１つのホールセンサ（１４、１５）が設けられている
    請求項２または３記載の保護装置。
  5. 【請求項５】 外部温度（Ｔａ）が補正量として、算出
    された動作温度に対して使用される請求項１から４まで
    のいずれか１記載の保護装置。
  6. 【請求項６】 自動的遮断のために用いる電子的手段
    （２０）はスイッチヒステリシスを有している請求項１
    から５までのいずれか１記載の保護装置。
  7. 【請求項７】 電機子回転数および／または供給電圧の
    下側限界値を下回る際または励磁電流の上側限界値を設
    定可能な投入接続持続時間間隔の間上回る際、電動機
    （１１）を遮断する安全装置が設けられている請求項１
    から６までのいずれか１記載の保護装置。
  8. 【請求項８】 計数装置（１９）が電子装置に設けられ
    ており該計数装置は電動機の投入接続持続時間の間、計
    数周波数を計数し、ここで前記計数周波数は供給電圧お
    よび／または電機子回転数および／または外部温度に依
    存して同じ様に相応に可変であり、所定の限界動作温度
    が設定可能な計数値または最大計数値に配属されている
    請求項１から７までのいずれか１記載の保護装置。
  9. 【請求項９】 冷却過程をシミュレートするために第２
    の計数周波数が反対の計数方向で計数される請求項８記
    載の保護装置。
  10. 【請求項１０】 前記第２の計数周波数は外部温度に依
    存して可変である請求項９記載の保護装置。
  11. 【請求項１１】 計算のための電子的装置および自動的
    遮断のための手段はマイクロコンピュータ（１０）とし
    て構成されている請求項１から１０までのいずれか１記
    載の保護装置。
  12. 【請求項１２】 電動機の動作温度を検出するための手
    段と、設定可能な限界動作温度を上回る際に電動機を自
    動的に遮断するための手段とを備えた、電動機例えばサ
    ーボモータを過度に高い動作温度から保護する保護装置
    において、 動作温度を検出するために温度に依存する抵抗（２１）
    と、当該抵抗における電圧降下に依存して切り替わり、
    自動的遮断のための手段（２０）を作動するコンパレー
    タ（２３）とが設けられており、電動機の自動的遮断の
    ための手段（２０）は電子的手段として構成されている
    ことを特徴とする電動機用保護装置。
  13. 【請求項１３】 前記温度に依存する抵抗はＮＴＣ抵抗
    として構成されている請求項１２記載の保護装置。
  14. 【請求項１４】 温度に依存する抵抗（２１）は別の抵
    抗（２２）と共に供給電圧の印加される分圧器を形成
    し、該分圧器の接続点はコンパレータ（２３）の一方の
    入力側と、基準電圧との比較のために接続されている請
    求項１２または１３記載の保護装置。
  15. 【請求項１５】 コンパレータ（２３）はスイッチヒス
    テリシスを有している請求項１２から１４までのいずれ
    か１記載の保護装置。
JP4065694A 1991-03-26 1992-03-24 電動機用保護装置 Pending JPH0591654A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4109867A DE4109867C2 (de) 1991-03-26 1991-03-26 Schutzeinrichtung für Elektromotoren
DE4109867.6 1991-03-26

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JP4065694A Pending JPH0591654A (ja) 1991-03-26 1992-03-24 電動機用保護装置

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JP (1) JPH0591654A (ja)
KR (1) KR100221904B1 (ja)
DE (1) DE4109867C2 (ja)
FR (1) FR2674702B1 (ja)
IT (1) IT1254680B (ja)

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