JPH10164882A - Method and apparatus for control of induction motor - Google Patents

Method and apparatus for control of induction motor

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Publication number
JPH10164882A
JPH10164882A JP8313796A JP31379696A JPH10164882A JP H10164882 A JPH10164882 A JP H10164882A JP 8313796 A JP8313796 A JP 8313796A JP 31379696 A JP31379696 A JP 31379696A JP H10164882 A JPH10164882 A JP H10164882A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
primary current
warm
induction motor
current
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8313796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinjiro Yokozawa
新二郎 横沢
Keigo Kikuchi
敬吾 菊地
Yuji Ide
勇治 井出
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP8313796A priority Critical patent/JPH10164882A/en
Publication of JPH10164882A publication Critical patent/JPH10164882A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method and an apparatus, in which a power consumption is reduced, and in which the operation time of a warming-up operation is shortened. SOLUTION: The frequency of a primary current at an induction motor is set to be high to such an extent that a slip becomes a value close to one and that a rotor is not vibrated even when the direction of rotation of a rotating magnetic field is changed alternately. A current instruction is set in such a way that the primary current which is sufficient to positively heat a stator by a copper loss and an iron loss flows. The direction of rotation of the rotating magnetic field is changed in such a way that the rotor is held in a substantially stopped state, and a warming-up operation is executed so as to be shifted to an ordinary operation after the warming-up operation has been finished.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータを実質的に
回転させないで、誘導電動機の出力軸に取り付けられた
機械の加工部の温度を上昇させる暖機運転を実施した後
に通常運転を行う誘導電動機の制御方法及び装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction motor for performing a normal operation after a warm-up operation for increasing the temperature of a processing portion of a machine attached to an output shaft of an induction motor without substantially rotating a rotor. The present invention relates to an electric motor control method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】数値制御工作機のように高い加工精度を
要求される工作機等では、加工を開始する段階で、機械
の特に加工部分が十分に暖まっていて、熱的に飽和して
いることが必要である。そこで従来から、工作機の電動
源として用いられる電動機を所定時間回転させて、電動
機から発生する熱を機械の加工部分に伝える暖機運転と
呼ばれるダミー運転が実施されている。従来の暖機運転
方法では、機械加工を実施する場合と同じ通常運転(ロ
ータを回転させる運転)をある程度の時間実施して、機
械の加工部分の温度を上げていた。
2. Description of the Related Art In a machine tool or the like that requires high machining accuracy, such as a numerically controlled machine tool, at the stage of starting machining, particularly the machined portion of the machine is sufficiently warm and is thermally saturated. It is necessary. Therefore, conventionally, a dummy operation called a warm-up operation in which an electric motor used as an electric source of a machine tool is rotated for a predetermined time and heat generated from the electric motor is transmitted to a machined portion of the machine has been implemented. In the conventional warm-up operation method, the same normal operation (operation of rotating the rotor) as in the case of performing the machining is performed for a certain period of time to increase the temperature of the machined portion of the machine.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のように、電動機
のロータを回転させると、ロータの回転のためのエネル
ギが必要になり、そのために暖機運転に無駄な電力が使
用される問題がある。また熱容量の大きい電動機を用い
て暖機運転をする場合には、電動機の温度を上げるまで
に時間がかかり、実際に加工を開始するまでに要する時
間がかなり長くなる問題がある。例えば、ロータにファ
ンを固定して、電動機を冷却する自冷式の電動機では、
ファンによる強制冷却がある分だけステータの熱容量は
小さい。これに対して、自冷用のファンを備えないいわ
ゆるファンレスの電動機では、自然放熱により電動機の
温度上昇を抑制するため、その分だけステータの鉄心の
厚み等を厚くして熱容量を大きくしている。そのためこ
のような熱容量の大きな電動機では、電動機(特にステ
ータ)の温度を上げて工作機の加工部を熱飽和までもっ
ていくのにかなりの時間がかかる。例えば連続定格電流
を流しても、熱飽和までに5〜6時間を要する問題があ
る。
As in the prior art, when the rotor of the electric motor is rotated, energy for rotating the rotor is required, and there is a problem that wasteful power is used for the warm-up operation. . In addition, when the warm-up operation is performed using an electric motor having a large heat capacity, it takes time to increase the temperature of the electric motor, and there is a problem that the time required to actually start machining is considerably long. For example, in a self-cooling motor that cools the motor by fixing a fan to the rotor,
The heat capacity of the stator is small due to the forced cooling by the fan. On the other hand, in a so-called fanless motor without a cooling fan, the heat capacity is increased by increasing the thickness of the iron core of the stator by that much to suppress the temperature rise of the motor due to natural heat radiation. I have. Therefore, in such an electric motor having a large heat capacity, it takes a considerable time to raise the temperature of the electric motor (particularly, the stator) to bring the machined portion of the machine tool to heat saturation. For example, even when a continuous rated current is applied, there is a problem that it takes 5 to 6 hours to reach thermal saturation.

【0004】本発明の目的は、無駄な電力消費を少なく
して、暖機運転の運転時間を従来よりも短くすることが
できる誘導電動機の制御方法及び装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a control method and apparatus for an induction motor that can reduce unnecessary power consumption and shorten the operation time of a warm-up operation as compared with the related art.

【0005】本発明の目的は、暖機運転時に実質的にロ
ータを回転させることなく誘導電動機の温度上昇を速く
して、暖機運転時間をより短縮できる誘導電動機の制御
方法及び装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling an induction motor, in which the temperature of the induction motor can be quickly increased without substantially rotating the rotor during the warm-up operation, thereby shortening the warm-up operation time. It is in.

【0006】本発明の他の目的は、暖機運転時に実質的
にロータを回転させることなく、ロータの回転に要する
エネルギを誘導電動機の温度上昇のために活用する誘導
電動機の制御方法及び装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling an induction motor in which energy required for rotation of the rotor is utilized for raising the temperature of the induction motor without substantially rotating the rotor during warm-up operation. To provide.

【0007】本発明の別の目的は、暖機運転の完了を判
定が容易な誘導電動機の制御方法及び装置を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide a control method and apparatus for an induction motor in which it is easy to determine the completion of a warm-up operation.

【0008】本発明の他の目的は、既存の一次電流ベク
トル演算器を用いて暖機運転を行える誘導電動機の制御
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a control device for an induction motor capable of performing a warm-up operation using an existing primary current vector calculator.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、ステー
タに巻装された巻線に所定の周波数の交流電流を一次電
流として通電して回転磁界を作り、電流フィードバック
ループを用いて一次電流を電流指令通りにフィードバッ
ク制御して誘導電動機を制御する誘導電動機の制御方法
を改良の対象とする。
According to the method of the present invention, a rotating magnetic field is created by supplying an alternating current of a predetermined frequency as a primary current to a winding wound on a stator, and the primary current is controlled by using a current feedback loop. The object of the present invention is to improve an induction motor control method in which an induction motor is controlled by performing feedback control on a current according to a current command.

【0010】本発明においては、まず、すべり[(回転
磁界の回転速度−ロータの回転速度)/回転磁界の回転
速度]が1に近い値になり且つ回転磁界の回転方向を交
互に変えてもロータが振動することがない程度まで一次
電流の周波数を高く設定する。理想的には、すべりを1
にすることであるが、回転磁界が存在する限り、ロータ
には僅かに回転トルクが発生して、ロータは回転しよう
とする。そのため「1に近い値」とは、ロータの回転を
抑制した状態におけるすべりの値であって、一次電流の
周波数や回転磁界の反転タイミングによって異なってく
る値である。また「回転磁界の回転方向を変えてもロー
タが振動することがない程度」の要件は、ロータを実質
的に停止状態に保持する制御を可能にするための要件で
ある。このような点を考慮すると、好ましい一次電流の
周波数は、三相誘導電動機の場合で定格周波数の略5倍
以上で電流フィードバックループの応答周波数以下であ
る。定格周波数の略5倍より低い周波数では、ロータを
停止状態に保持する制御が難しくなり、電流フィードバ
ックループの応答周波数より高い周波数では、一次電流
が流れ込みにくくなってモータの発熱量を大きくするこ
とが難しくなるからである。
In the present invention, first, even if the slip [(rotational speed of rotating magnetic field-rotating speed of rotor) / rotating speed of rotating magnetic field] is close to 1, and the rotating direction of the rotating magnetic field is alternately changed. The frequency of the primary current is set high enough that the rotor does not vibrate. Ideally, one slip
However, as long as the rotating magnetic field exists, a slight rotational torque is generated in the rotor, and the rotor tends to rotate. Therefore, the “value close to 1” is a slip value in a state where the rotation of the rotor is suppressed, and varies depending on the frequency of the primary current and the reversal timing of the rotating magnetic field. Further, the requirement of “to the extent that the rotor does not vibrate even when the rotating direction of the rotating magnetic field is changed” is a requirement for enabling control to keep the rotor substantially stopped. Considering these points, the preferred frequency of the primary current is about five times or more the rated frequency and less than the response frequency of the current feedback loop in the case of a three-phase induction motor. At a frequency lower than approximately 5 times the rated frequency, it is difficult to control the rotor to be stopped, and at a frequency higher than the response frequency of the current feedback loop, it is difficult for the primary current to flow, thereby increasing the amount of heat generated by the motor. Because it becomes difficult.

【0011】また本発明では、銅損と鉄損とによりステ
ータを積極的に加熱するのに十分な一次電流を流すよう
に電流指令を設定する。一次電流の電流値が大きいほ
ど、発熱量が増大するが、電流値は巻線の容量によって
制限される。そこで、一次電流の実効値が誘導電動機の
定格一次電流実効値にほぼ等しくなるように電流指令を
設定するのが好ましい。
In the present invention, the current command is set so that a primary current sufficient to actively heat the stator due to the copper loss and the iron loss flows. As the current value of the primary current increases, the amount of generated heat increases, but the current value is limited by the capacity of the winding. Therefore, it is preferable to set the current command so that the effective value of the primary current is substantially equal to the rated effective value of the primary current of the induction motor.

【0012】そして本発明では、ロータを実質的に停止
状態に保持するように回転磁界の回転方向を変えて暖機
運転を実施し、暖機運転が終了した後に通常運転に移行
する。回転トルクが小さければ、ロータのわずかな回転
を検出して、回転磁界の回転方向を交互に反転させるこ
とにより、ロータを実質的に停止状態に保持できる。回
転磁界の反転タイミングは、誘導電動機の出力軸の回転
速度を検出して、回転速度が予め定めた値になると回転
磁界の回転方向を変更すればよい。回転速度は、例えば
エンコーダを用いて検出することができる。ここで「予
め定めた値」とは、一次電流の周波数によって異なって
くるが、50rpm以下の値が適当である。なお回転磁
界の回転方向は、一次巻線の励磁の順番を変更すること
により、簡単に変えることができる。
In the present invention, the warming-up operation is performed by changing the rotating direction of the rotating magnetic field so as to keep the rotor substantially stopped, and after the warming-up operation is completed, the normal operation is started. If the rotation torque is small, a slight rotation of the rotor is detected, and the rotation direction of the rotating magnetic field is alternately reversed, so that the rotor can be kept substantially stopped. The reversal timing of the rotating magnetic field may be determined by detecting the rotating speed of the output shaft of the induction motor and changing the rotating direction of the rotating magnetic field when the rotating speed reaches a predetermined value. The rotation speed can be detected using, for example, an encoder. Here, the "predetermined value" differs depending on the frequency of the primary current, but a value of 50 rpm or less is appropriate. The direction of rotation of the rotating magnetic field can be easily changed by changing the order of excitation of the primary winding.

【0013】本発明では、一次電流の周波数を高くし
て、しかも一次電流の値を大きくすることにより、鉄損
と銅損を大きくしてステータを発熱させる。その際に、
ロータを実質的に回転させないように回転磁界の方向を
繰り返し反転させるため、ロータの回転に要するエネル
ギをステータの発熱に利用することができる。その結
果、無駄な電力消費を少なくして、誘導電動機の温度上
昇を速くして、暖機運転時間を従来よりも短縮できる。
In the present invention, by increasing the frequency of the primary current and increasing the value of the primary current, the iron loss and the copper loss are increased to cause the stator to generate heat. At that time,
Since the direction of the rotating magnetic field is repeatedly reversed so as not to substantially rotate the rotor, the energy required for the rotation of the rotor can be used for heat generation of the stator. As a result, wasteful power consumption is reduced, the temperature rise of the induction motor is accelerated, and the warm-up operation time can be shortened as compared with the related art.

【0014】本発明の方法を実施する誘導電動機の制御
装置は、ステータに巻装された巻線に所定の周波数の交
流電流を一次電流として通電して回転磁界を作るインバ
ータ回路と、このインバータ回路にインバータ駆動信号
を出力するインバータ駆動信号発生回路とを具備する。
インバータ駆動信号発生回路が、トルク電流指令、励磁
電流指令及び一次電流角速度信号を時間積分器で時間積
分した一次電流角度信号を入力として一次電流指令信号
を出力する一次電流ベクトル演算器と、一次電流をフィ
ードバック制御するために一次電流を検出して一次電流
検出信号をフィードバックする電流フィードバックルー
プとを備えている。
A control device for an induction motor that implements the method of the present invention includes an inverter circuit for generating a rotating magnetic field by supplying an alternating current of a predetermined frequency as a primary current to a winding wound on a stator, and the inverter circuit. And an inverter drive signal generating circuit for outputting an inverter drive signal.
A primary current vector calculator for inputting a primary current angle signal obtained by time-integrating a torque current command, an excitation current command, and a primary current angular velocity signal with a time integrator, and outputting a primary current command signal; And a current feedback loop that detects a primary current and feeds back a primary current detection signal in order to perform feedback control of the current.

【0015】本発明の装置は、運転モード判定手段と、
暖機運転信号発生部とモード切替部とを具備する。運転
モード判定手段は、暖機運転モードで制御するか通常運
転モードで制御するか否かを判定する。運転モード判定
手段は、暖機運転開始信号が入力されていて誘導電動機
の出力軸に取り付けられた機械の加工部が熱飽和状態に
なるまで暖機運転モードで制御するものと判定し、加工
部が熱飽和状態になると通常運転モードで制御するもの
と判定するように構成される。暖機運転開始信号は、電
動機を制御する制御装置に対して電源が投入されると自
動的に発生するようにしてもよいが、スイッチのオン・
オフにより手動で発生するようにしてもよい。誘導電動
機の出力軸に取り付けられる機械の加工部が熱飽和状態
になったか否かは、加工部の温度を温度センサで測定
し、加工部の温度が予め定めた値を超えるか、または温
度の上昇が飽和状態になったことを検出して判定するこ
とができる。但し、加工部の熱飽和状態は、熱の発生源
である電動機の熱飽和状態を検出することによって間接
的に判定することができる。これは加工部がモータの出
力軸に直接的に取り付けられていれば、電動機からの熱
は加工部に流れるためであり、加工部が熱飽和状態にな
って初めて電動機が熱的に飽和するからである。そこで
ステータの温度を検出して、その検出温度から加工部が
熱飽和状態になったか否かを判定してもよい。なお予め
試験をしておけば、加工部の熱飽和状態は暖機運転の時
間によっても判定することができる。時間により判定す
る場合には、暖機運転開始信号が入力されると予め定め
た時限の計数を開始し時限の計数を完了すると加工部が
熱飽和状態になったと判定するように運転モード判定手
段を構成すればよい。このような時間の計数は、タイマ
を用いて実現する。
[0015] The apparatus of the present invention comprises: an operation mode determining means;
A warm-up operation signal generating unit and a mode switching unit are provided. The operation mode determination means determines whether to control in the warm-up operation mode or in the normal operation mode. The operating mode determination means determines that the warming-up operation start signal is input and the processing unit of the machine attached to the output shaft of the induction motor is controlled in the warming-up operation mode until the processing unit of the machine is in a heat saturation state. Is configured to determine that control is to be performed in the normal operation mode when is in a heat saturation state. The warm-up operation start signal may be automatically generated when power is turned on to the control device for controlling the electric motor.
It may be generated manually by turning off. Whether the processing part of the machine attached to the output shaft of the induction motor is in a heat-saturated state is determined by measuring the temperature of the processing part with a temperature sensor, and when the temperature of the processing part exceeds a predetermined value, or It can be determined by detecting that the rise has become saturated. However, the heat saturation state of the processing section can be indirectly determined by detecting the heat saturation state of the electric motor that is a heat generation source. This is because the heat from the motor flows to the processing section if the processing section is directly attached to the output shaft of the motor, and the motor is thermally saturated only when the processing section is in a heat-saturated state. It is. Therefore, the temperature of the stator may be detected, and it may be determined from the detected temperature whether or not the processing portion has been in a heat saturated state. If a test is performed in advance, the heat saturation state of the processed part can be determined also by the time of the warm-up operation. When the determination is made based on the time, the operation mode determination means is configured to start counting a predetermined time period when a warm-up operation start signal is input, and to determine that the processing unit has reached a heat saturation state when the counting of the time period is completed. May be configured. Such time counting is realized using a timer.

【0016】暖機運転信号発生部は、運転モード判定手
段が暖機運転モードで制御することを判定しているとき
に、暖機用トルク電流指令信号、暖機用励磁電流指令信
号及び暖機用一次電流角速度信号を発生する。そしてモ
ード切替部は、運転モード判定手段が通常運転モードで
制御することを判定しているときに、トルク電流指令及
び励磁電流指令を一次電流ベクトル演算器に入力し且つ
一次電流角速度信号を時間積分器に入力するように切替
わり、運転モード判定手段が暖機運転モードで制御する
ことを判定してるときに、暖機用トルク電流指令及び暖
機用励磁電流指令を一次電流ベクトル演算器に入力し且
つ時間積分器には暖機用一次電流角速度信号を入力する
ように切替わる構成を有する。
The warming-up operation signal generating section is configured to output a warming-up torque current command signal, a warming-up exciting current command signal, and a warming-up command signal when the operation mode determining means determines that control is to be performed in the warming-up operation mode. A primary current angular velocity signal. The mode switching unit inputs the torque current command and the excitation current command to the primary current vector calculator and time-integrates the primary current angular velocity signal when the operation mode determination unit determines that the control is performed in the normal operation mode. When the operation mode determination means determines that control is to be performed in the warm-up operation mode, the warm-up torque current command and the warm-up excitation current command are input to the primary current vector calculator. The time integrator is configured to switch so as to input a primary current angular velocity signal for warm-up.

【0017】ここで暖機運転指令発生部は、すべりが1
に近い値になり且つ回転磁界の回転方向を交互に変えて
もロータが振動することがない程度まで一次電流の周波
数を高くする周波数を有し且つロータを実質的に停止状
態に保持するように回転磁界の回転方向を変える暖機用
一次電流角速度信号を発生する暖機用一次電流角速度信
号発生手段と、銅損と鉄損とによりステータを積極的に
加熱するのに十分な一次電流を流すのに必要な電流指令
を一次電流ベクトル演算器から出力させる暖機用トルク
電流指令及び暖機用励磁電流指令を発生する暖機用電流
指令発生手段とを具備する。暖機用一次電流角速度信号
は、時間積分器で積分されて一次電流角度信号として一
次電流ベクトル演算器に入力される。暖機用一次電流角
速度信号の周波数が高くなることは、一次電流の周波数
が高くなることを意味する。暖機用一次電流角度信号が
電気角で360°を出力する周期が、一次電流の周期に
対応する。また暖機用電流指令発生手段は、一次電流の
実効値が誘導電動機の定格一次電流実効値にほぼ等しく
なるような電流指令を一次電流ベクトル演算器から出力
させる暖機用トルク電流指令及び暖機用励磁電流指令を
発生するように構成するのが好ましい。
Here, the warming-up operation command generating section has a slip of 1
And a frequency that increases the frequency of the primary current to such an extent that the rotor does not vibrate even if the rotation direction of the rotating magnetic field is alternately changed, and that the rotor is kept substantially stopped. A primary current angular velocity signal generator for warming that generates a primary current angular velocity signal for warming that changes the rotating direction of the rotating magnetic field, and a primary current sufficient to actively heat the stator due to copper loss and iron loss flows And a warming-up current command generating means for generating a warming-up torque current command and a warming-up exciting current command for outputting a current command necessary for the above from the primary current vector calculator. The primary current angular velocity signal for warm-up is integrated by a time integrator and input to a primary current vector calculator as a primary current angle signal. Increasing the frequency of the warm-up primary current angular velocity signal means increasing the frequency of the primary current. A cycle in which the warm-up primary current angle signal outputs 360 ° in electrical angle corresponds to a cycle of the primary current. The warming-up current command generating means includes a warming-up torque current command and a warming-up torque command that cause the primary current vector calculator to output a current command such that the effective value of the primary current is substantially equal to the rated primary current effective value of the induction motor. It is preferable to generate the excitation current command for use.

【0018】回転磁界の回転方向を反転させるために、
暖機用一次電流角速度信号発生手段は、誘導電動機のロ
ータが一方向に回転しているときのロータの回転速度が
予め定めた値に達したこと及びロータが他方向に回転し
ているときのロータの回転速度が予め定めた値に達した
ことを検出する速度極性判別手段を備え、速度極性判別
手段の判定結果に基づいて回転磁界の回転方向を変える
ように暖機用一次電流角速度信号の極性を変えるように
構成されている。ここで「暖機用一次電流角速度信号の
極性を変える」とは、暖機用一次電流角速度信号を積分
して得る一次電流角度信号の角度変化が例えば、0°か
ら360°に増加しながら変化しているものを、360
°から0°に減少しながら変化するように暖機用一次電
流角速度信号を変えることを意味する。
In order to reverse the direction of rotation of the rotating magnetic field,
The warming-up primary current angular velocity signal generating means is provided when the rotation speed of the rotor of the induction motor reaches a predetermined value when the rotor rotates in one direction and when the rotor rotates in the other direction. A speed polarity discriminating means for detecting that the rotation speed of the rotor has reached a predetermined value is provided. It is configured to change the polarity. Here, “changing the polarity of the warming-up primary current angular velocity signal” means that the angle change of the primary current angle signal obtained by integrating the warming-up primary current angular velocity signal changes while increasing from 0 ° to 360 °, for example. 360
This means changing the warming-up primary current angular velocity signal so as to change while decreasing from ° to 0 °.

【0019】回転磁界の回転方向の変更は、ロータの回
転速度を検出しながら行ってもよいが、予め試験を行っ
て変更周期を決定しておき、周期的に暖機用一次電流角
速度信号の極性を変えるように暖機用一次電流角速度信
号発生手段を構成してもよい。
The rotation direction of the rotating magnetic field may be changed while detecting the rotation speed of the rotor. However, a test is performed in advance to determine the change period, and the change of the primary current angular velocity signal for warm-up is periodically performed. The warm-up primary current angular velocity signal generating means may be configured to change the polarity.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の一例を詳細に説明する。図1は、本発明の制御
方法により三相誘導電動機を直交座標形ベクトル制御を
用いて制御する場合に用いる制御装置の構成の一例を示
すブロック図である。この図において、1は三相誘導電
動機(以下電動機または誘導電動機と言う)であり、2
はロータの回転速度を検出して速度検出信号Sv0を出力
するエンコーダであり、3はステータの温度を検出して
検出温度に対応する温度検出信号St を出力する温度セ
ンサである。そして4は、電動機1のステータに巻装さ
れた巻線に所定の周波数の交流電流を一次電流として通
電して回転磁界を作るパルス幅変調制御されるインバー
タ回路である。インバータ回路4には、電流増幅器5か
ら三相分のパルス幅変調されたPWM信号(即ちインバ
ータ駆動信号)が入力される。なお図1には、三相分の
PWM信号をまとめて1つのPWM信号として記載して
ある。電流増幅器5には、三相分の一次電流指令信号i
u,iv,iwとインバータ回路4の各相の出力電流
(一次電流)を電流検出器6(図1には一相分だけ示し
てある)でそれぞれ検出してフィードバックループを介
してフィードバックされる一次電流検出信号との偏差を
とった電流偏差が入力される。そして電流増幅器5はこ
の電流偏差に基づいて各相の一次電流をフィードバック
制御する三相分のPWM信号を出力する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a control device used when a three-phase induction motor is controlled using rectangular coordinate vector control according to the control method of the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a three-phase induction motor (hereinafter referred to as an electric motor or an induction motor);
Reference numeral 3 denotes an encoder that detects the rotation speed of the rotor and outputs a speed detection signal Sv0. Reference numeral 3 denotes a temperature sensor that detects the temperature of the stator and outputs a temperature detection signal St corresponding to the detected temperature. Reference numeral 4 denotes an inverter circuit controlled by pulse width modulation for generating a rotating magnetic field by supplying an alternating current of a predetermined frequency as a primary current to a winding wound on a stator of the electric motor 1. To the inverter circuit 4, a PWM signal (that is, an inverter drive signal) pulse-width modulated for three phases is input from the current amplifier 5. In FIG. 1, PWM signals for three phases are collectively described as one PWM signal. The current amplifier 5 has a primary current command signal i for three phases.
u, iv, iw and the output current (primary current) of each phase of the inverter circuit 4 are detected by a current detector 6 (only one phase is shown in FIG. 1) and fed back via a feedback loop. A current deviation obtained by taking a deviation from the primary current detection signal is input. Then, based on the current deviation, the current amplifier 5 outputs three-phase PWM signals for performing feedback control of the primary current of each phase.

【0021】三相分の一次電流指令信号iu,iv,i
wは次のようにして作られる。まずエンコーダ2からの
速度検出信号Sv0と速度指令信号Sv1とが減算器に入力
されて、速度偏差が得られる。この速度偏差はトルク電
流設定器7に入力され、トルク電流設定器7はこの速度
偏差に基づいてトルク電流指令信号iTを出力する。ま
た速度検出信号Sv0は、励磁電流設定器8に入力され、
励磁電流設定器8はこの速度検出信号Sv0に基づいて励
磁電流指令信号imを出力する。そしてこれらトルク電
流指令信号iTと励磁電流指令信号imとはすべり角速
度演算器9にそれぞれ入力され、すべり角速度演算器9
はこれらの信号に基づいてすべり角速度信号を演算す
る。また速度検出信号Sv0は、ロータ角速度演算器10
に入力されて、ロータ角速度信号に変換される。このロ
ータ角速度信号とすべり角速度信号との加算信号が一次
電流角速度信号iθとなる。一次電流角速度信号iθ
は、時間積分器11で時間積分されて一次電流角度信号
θとして、一次電流ベクトル演算器12に入力される。
一次電流ベクトル演算器12には、トルク電流指令信号
iTと励磁電流指令信号imも入力される。なおこの例
では、後に説明するモード切替部13のスイッチ回路S
W1〜SW3を介して、これらの信号が一次電流ベクト
ル演算器12に入力される。
Primary current command signals iu, iv, i for three phases
w is created as follows. First, the speed detection signal Sv0 and the speed command signal Sv1 from the encoder 2 are input to a subtractor, and a speed deviation is obtained. This speed deviation is input to the torque current setting device 7, and the torque current setting device 7 outputs a torque current command signal iT based on the speed deviation. The speed detection signal Sv0 is input to the exciting current setting device 8,
The exciting current setter 8 outputs an exciting current command signal im based on the speed detection signal Sv0. The torque current command signal iT and the excitation current command signal im are input to the slip angular velocity calculator 9, respectively.
Calculates a slip angular velocity signal based on these signals. The speed detection signal Sv0 is output from the rotor angular speed calculator 10
And is converted into a rotor angular velocity signal. The addition signal of the rotor angular velocity signal and the slip angular velocity signal becomes a primary current angular velocity signal iθ. Primary current angular velocity signal iθ
Is time-integrated by a time integrator 11 and input to a primary current vector calculator 12 as a primary current angle signal θ.
The torque current command signal iT and the excitation current command signal im are also input to the primary current vector calculator 12. In this example, the switch circuit S of the mode switching unit 13 described later
These signals are input to the primary current vector calculator 12 via W1 to SW3.

【0022】一次電流ベクトル演算器12は直交座標演
算器であり、一次電流角度信号θ,トルク電流指令信号
iT及び励磁電流指令信号imに基づいて、まず下記の
2式を演算する。
The primary current vector calculator 12 is a rectangular coordinate calculator, and first calculates the following two equations based on the primary current angle signal θ, the torque current command signal iT, and the excitation current command signal im.

【0023】iα=im・cosθ−iT・sinθ iβ=im・sinθ+iT・cosθ そして上記2式に基づいて下記の3式で三相の一次電流
指令信号iu,iv,iwが作られる。
Iα = im · cos θ−iT · sin θ iβ = im · sin θ + iT · cos θ Then, based on the above two equations, the three-phase primary current command signals iu, iv, iw are generated by the following three equations.

【0024】iu=2/3・iα iv=−1/3・iα+3-1/2・iβ iw=−1/3・iα−3-1/2・iβ なお極座標形演算器で三相の一次電流指令信号iu,i
v,iwを演算する場合には、下記の式を用いればよ
い。
Iu = 2/3 · iα iv = − / · iα + 3 −1 / 2 · iβ iw = − / · iα−3 −1 / 2 · iβ Note that the three-phase primary is calculated by a polar coordinate type arithmetic unit. Current command signal iu, i
To calculate v and iw, the following equation may be used.

【0025】iu=|I1 |sinθ iv=|I1 |sin(θ−120°) iw=|I1 |sin(θ−240°) 但し、|I1 |=(iT2 +im2 1/2 である。Iu = | I1 | sin θ iv = | I1 | sin (θ−120 °) iw = | I1 | sin (θ−240 °) where | I1 | = (iT 2 + im 2 ) 1/2 .

【0026】上記の一次電流指令信号iu,iv,iw
を演算するための回路構成は、周知であるため詳細な説
明は省略する。なおこの一次電流指令信号iu,iv,
iwを演算するための回路と電流増幅器5と、電流検出
器6とによりインバータ駆動信号発生回路が構成されて
いる。
The above primary current command signals iu, iv, iw
Since the circuit configuration for calculating is well known, detailed description is omitted. Note that the primary current command signals iu, iv,
The circuit for calculating iw, the current amplifier 5, and the current detector 6 constitute an inverter drive signal generation circuit.

【0027】この装置では、運転モード判定手段14
と、暖機運転信号発生部(15,16)とモード切替部
13とを用いて暖機運転を実施する。まず運転モード判
定手段14は、暖機運転モードで制御するか通常運転モ
ードで制御するか否かを判定する。運転モード判定手段
14は、暖機運転開始信号が入力されていて誘導電動機
の出力軸に取り付けられた機械の加工部が熱飽和状態に
なるまで暖機運転モードで制御するものと判定して、モ
ード切替部13にスイッチSW1〜SW3をB接点に切
替えることを指示するモード切替信号S1 と暖機運転指
令信号S2 とを出力する。そして運転モード判定手段1
4は、前記加工部が熱飽和状態になると通常運転モード
で制御するものと判定して、モード切替部13にスイッ
チSW1〜SW3をA接点に切替えることを指示するモ
ード切替信号S1 を出力し、暖機運転指令信号S2 の出
力を停止する。
In this device, the operation mode determining means 14
Then, the warm-up operation is performed using the warm-up operation signal generation units (15, 16) and the mode switching unit 13. First, the operation mode determining means 14 determines whether to control in the warm-up operation mode or in the normal operation mode. The operation mode determination means 14 determines that the warm-up operation start signal is input, and that the processing section of the machine attached to the output shaft of the induction motor is controlled in the warm-up operation mode until the processing portion of the machine is in a heat saturation state, A mode switching signal S1 and a warm-up operation command signal S2 for instructing the mode switching unit 13 to switch the switches SW1 to SW3 to the B contact are output. And operation mode determining means 1
4, when the processing section is in a heat-saturated state, determines that control is to be performed in the normal operation mode, and outputs a mode switching signal S1 for instructing the mode switching section 13 to switch the switches SW1 to SW3 to the A contact; The output of the warm-up operation command signal S2 is stopped.

【0028】ここで運転モード判定手段14に入力され
る暖機運転開始信号は、制御装置に対して電源が投入さ
れると図示しない暖機運転開始信号発生手段から自動的
に出力される。この例では誘導電動機1の出力軸に直接
取り付けられる機械の加工部が熱飽和状態になったか否
かを、熱の発生源である電動機1のステータの熱飽和状
態を検出することによって間接的に判定する。そのため
に温度センサ3からの温度検出信号St を入力する。こ
の運転モード判定手段14では、温度検出信号St が試
験により予め確認して予め定めた温度(飽和温度)を検
出すると、ステータが熱飽和状態になったと判断する。
加工部が熱飽和状態にならなければ、電動機1からの熱
は加工部に流れるため、出力軸の温度は飽和しない。そ
して加工部が熱飽和状態になって初めて電動機1が熱的
に飽和して、ロータの温度は飽和温度になる。そのため
ロータの飽和温度をステータ巻線内に埋め込まれた温度
センサ3で間接的に測定することにより、加工部の熱飽
和状態を間接的に検出できるのである。なおこのように
すると、この電動機を用いる工作機を製作する際に、温
度センサの取付位置をどこにするかを検討する必要がな
く、設計が容易になる。
Here, the warm-up operation start signal input to the operation mode determining means 14 is automatically output from a warm-up operation start signal generating means (not shown) when the control device is turned on. In this example, it is indirectly determined whether or not a machined portion of a machine directly attached to the output shaft of the induction motor 1 has reached a heat saturation state by detecting a heat saturation state of a stator of the motor 1 which is a heat source. judge. For this purpose, a temperature detection signal St from the temperature sensor 3 is input. The operation mode determining means 14 determines that the stator is in a heat-saturated state when the temperature detection signal St detects a predetermined temperature (saturation temperature) which is confirmed in advance by a test.
Unless the processing section is in a heat-saturated state, the heat from the electric motor 1 flows to the processing section, so that the temperature of the output shaft is not saturated. The motor 1 is thermally saturated only when the processing section is in the heat saturation state, and the temperature of the rotor becomes the saturation temperature. Therefore, by indirectly measuring the saturation temperature of the rotor with the temperature sensor 3 embedded in the stator winding, the thermal saturation state of the processed portion can be indirectly detected. In this case, when manufacturing a machine tool using this electric motor, it is not necessary to consider where to attach the temperature sensor, and the design becomes easy.

【0029】温度センサ3を用いずに、タイマ回路18
を用いて、加工部が熱飽和状態になったか否かを判定し
てもよい。時間により加工部が熱飽和状態になったか否
かを判定する場合には、暖機運転開始信号が入力される
と予め定めた時限の計数をタイマ回路18が開始し、時
限の計数を完了してタイマ回路18が暖機時間計測信号
を出力すると、加工部が熱飽和状態になったと判定する
ように運転モード判定手段14を構成すればよい。なお
温度センサ3の出力を用いて熱飽和状態を検出する場合
には、タイマ回路18は不要である。
Without using the temperature sensor 3, the timer circuit 18
May be used to determine whether or not the processing section has been thermally saturated. When it is determined whether or not the processing section has reached the thermal saturation state based on the time, when the warm-up operation start signal is input, the timer circuit 18 starts counting a predetermined time period, and completes the counting of the time period. When the timer circuit 18 outputs the warm-up time measurement signal, the operation mode determination means 14 may be configured to determine that the processing section has reached the heat saturation state. The timer circuit 18 is unnecessary when detecting the thermal saturation state using the output of the temperature sensor 3.

【0030】暖機運転信号発生部17は、暖機用電流指
令発生手段15と暖機用一次電流角速度信号発生手段1
6とから構成される。暖機運転信号発生部17は、運転
モード判定手段14が暖機運転モードで制御することを
判定してるときに、暖機用トルク電流指令信号iT´,
暖機用励磁電流指令信号im´及び暖機用一次電流角速
度信号iθ´を発生する。
The warm-up operation signal generating section 17 includes a warm-up current command generating means 15 and a warm-up primary current angular velocity signal generating means 1.
And 6. The warm-up operation signal generation unit 17 outputs the warm-up torque current command signal iT ′, when the operation mode determination unit 14 determines that the control is performed in the warm-up operation mode.
A warm-up excitation current command signal im ′ and a warm-up primary current angular velocity signal iθ ′ are generated.

【0031】運転モード判定手段14が通常運転モード
で制御することを判定しているとき即ち暖機運転指令信
号S2 が出力されていないときには、スイッチSW1〜
SW3がA接点に切替わって、トルク電流指令信号iT
及び励磁電流指令信号imが一次電流ベクトル演算器1
2に入力され、一次電流角速度信号iθが時間積分器1
1に入力される。そして運転モード判定手段14が、暖
機運転モードで制御することを判定してるとき即ち暖機
運転指令信号S2 が出力されているときには、暖機用電
流指令発生手段15から暖機用トルク電流指令信号iT
´及び暖機用励磁電流指令信号im´が一次電流ベクト
ル演算器に入力され、暖機用一次電流角速度信号発生手
段16からは時間積分器11に暖機用一次電流角速度信
号iθ´が入力される。
When the operation mode determining means 14 determines that the control is to be performed in the normal operation mode, that is, when the warm-up operation command signal S2 is not output, the switches SW1 to SW1 are controlled.
SW3 switches to the A contact, and the torque current command signal iT
And the excitation current command signal im is the primary current vector calculator 1
2 and the primary current angular velocity signal iθ is
1 is input. When the operation mode determining means 14 determines that the control is to be performed in the warm-up operation mode, that is, when the warm-up operation command signal S2 is being output, the warm-up current command generation means 15 outputs the warm-up torque current command. Signal iT
′ And the warming-up exciting current command signal im ′ are input to the primary current vector calculator, and the warming-up primary current angular velocity signal generating means 16 receives the warming-up primary current angular velocity signal iθ ′ from the time integrator 11. You.

【0032】ここで暖機運転指令信号発生部17の暖機
用一次電流角速度信号発生手段16は、すべりが1に近
い値になり(すべりをできるだけ1に近付け)且つ回転
磁界の回転方向を交互に変えても(回転磁界の回転方向
を正方向と逆方向とに交互に変えてロータを停止状態に
保つ動作を行っても)ロータが振動することがない程度
まで一次電流の周波数を高くする周波数を有し且つロー
タを実質的に停止状態に保持するように回転磁界の回転
方向を変える(回転磁界の回転方向を正方向と逆方向と
に交互に変えてロータを停止状態に保つ)暖機用一次電
流角速度信号iθ´を発生するように構成されている。
Here, the warming-up primary current angular velocity signal generating means 16 of the warming-up operation command signal generating section 17 has a slip value close to 1 (slip as close to 1 as possible) and alternates the rotating direction of the rotating magnetic field. (Even if the direction of rotation of the rotating magnetic field is alternately changed to the forward direction and the opposite direction to keep the rotor stopped), the frequency of the primary current is increased to such an extent that the rotor does not vibrate. The rotating direction of the rotating magnetic field is changed so as to have a frequency and keep the rotor substantially stopped (the rotor is stopped by alternately changing the rotating direction of the rotating magnetic field between the forward direction and the reverse direction). It is configured to generate a primary current angular velocity signal iθ ′ for the machine.

【0033】ロータが完全に停止していれば、すべりは
1になる。本発明では、ロータを実質的に停止状態に保
持するために、すべりをできるだけ1に近い値にする。
一次電流の周波数が高くなれば、回転磁界の回転速度が
速くなり、発生トルクは小さくなる。すべりが1のとき
に発生トルクは一番小さくなる。図2は、一次電流の周
波数を50Hzにした場合の発生トルクT1と、500
Hzにした場合の発生トルクT2の状態を概略的に示し
ている。この図から分かるように、一次電流の周波数を
高くすると発生トルクはかなり小さくなる。
If the rotor is completely stopped, the slip will be 1. In the present invention, the slip is made as close to 1 as possible to keep the rotor substantially stationary.
When the frequency of the primary current increases, the rotation speed of the rotating magnetic field increases, and the generated torque decreases. When the slip is 1, the generated torque becomes the smallest. FIG. 2 shows the generated torque T1 when the frequency of the primary current is set to 50 Hz, and 500%.
Hz schematically shows the state of the generated torque T2. As can be seen from this figure, when the frequency of the primary current is increased, the generated torque is considerably reduced.

【0034】これを数値的に検証する。電動機の発生ト
ルクTeは下記の式で表すことができる。
This will be verified numerically. The generated torque Te of the electric motor can be expressed by the following equation.

【0035】Te=α/2π・f・β ここでα=m1 ・V2 ・(r2 /s)・P β=[r1 +(r2 /s)]2 +4π2 ・f2 (L1 +
L2 )2 である。
Te = α / 2π · f · β where α = m 1 · V 2 · (r 2 / s) · P β = [r 1 + (r 2 / s)] 2 + 4π 2 · f 2 (L 1 +
L2) 2 .

【0036】また上記式において、 fは一次電流周波数[Hz] r1 はステータ巻線抵抗[Ω] r2 は2次抵抗一次側換算値[Ω] sはすべり L1 は一次漏れインダクタンス[H] L2 は二次漏れインダクタンス一次側換算値[H] m1 は相数(三相の場合は3) Vは一次一相端子電圧[V] Pは極数である。In the above equation, f is the primary current frequency [Hz] r1 is the stator winding resistance [Ω] r2 is the secondary resistance primary side conversion value [Ω] s is the slip L1 is the primary leakage inductance [H] L2 is The secondary leakage inductance primary side converted value [H] m1 is the number of phases (3 in the case of three phases) V is the primary primary phase terminal voltage [V] P is the number of poles.

【0037】上記式を用いて、11kWの三相誘導電動
機(定格トルク70N・m)の一次電流周波数fを50
Hz(定格)と500Hzにした場合について、s=1
(停止),r1 =r2 =0.1[Ω],L1 =L2 =1
×10-3[H],V=100[V],P=4として発生
トルクを計算したところ、周波数50Hzのときの発生
トルクT1は約88[N・m]であり、周波数500H
zのときの発生トルクは0.1[N・m]であった。こ
の結果から分かるように、一次電流周波数を高くして、
すべりを1に近付けると、発生トルクは非常に小さくな
る。
Using the above equation, the primary current frequency f of an 11 kW three-phase induction motor (rated torque 70 N · m) is set to 50
Hz (rated) and 500 Hz, s = 1
(Stop), r1 = r2 = 0.1 [Ω], L1 = L2 = 1
When the generated torque was calculated with × 10 −3 [H], V = 100 [V], and P = 4, the generated torque T1 at a frequency of 50 Hz was about 88 [N · m], and the frequency 500H
The generated torque at the time of z was 0.1 [N · m]. As can be seen from this result, by increasing the primary current frequency,
When the slip approaches 1, the generated torque becomes very small.

【0038】しかしながらすべりを仮に1にしても発生
トルクが存在するためにロータは回転しようとする。そ
こで、この小さいトルクでロータが回転するのを阻止す
るために、ロータが一方の方向に回転し始めたときに、
一次電流指令信号の相順を変えて(例えばU→V→W)
回転磁界の回転方向を変え、またロータが他方の方向に
回転し始めたときに、一次電流指令信号の相順を変えて
(例えばU→W→V)回転磁界の回転方向を変えること
により、ロータを実質的に停止状態に保持する。
However, even if the slip is set to 1, the rotor tends to rotate because the generated torque exists. Therefore, in order to prevent the rotor from rotating with this small torque, when the rotor starts to rotate in one direction,
By changing the phase sequence of the primary current command signal (for example, U → V → W)
By changing the rotation direction of the rotating magnetic field and changing the phase sequence of the primary current command signal (for example, U → W → V) when the rotor starts to rotate in the other direction, Hold the rotor substantially stationary.

【0039】回転磁界の回転方向を反転させるために、
暖機用一次電流角速度信号発生手段16は、図3に示す
構成を採用する。この暖機用一次電流角速度信号発生手
段16は、エンコーダ2から出力される速度検出信号S
v0を入力して、誘導電動機1のロータが一方向に回転し
ているときのロータの回転速度が予め定めた値に達した
こと及びロータが他方向に回転しているときのロータの
回転速度が予め定めた値に達したことを検出すると、回
転磁界の回転方向を変えることを示唆する速度極性信号
を出力する速度極性判別手段16aを備えている。また
この速度極性判別手段16aの判定結果に基づいて、回
転磁界の回転方向を変えるように暖機用一次電流角速度
信号iθ´の極性を変えるために、被加減算数発生器1
6bと加減算切替器16cとを備えている。被加減算数
発生器16bは、例えば一次電流の周波数を500Hz
にする場合には、2[ms]でサイン波の1周期分だけ進
むような被加減算数信号を出力する。加減算切替器16
cは、速度極性判別手段16aの出力(速度極性信号)
に基づいて、被加減算数信号に+または−の極性をつけ
て暖機用一次電流角速度信号iθ´として出力する。時
間積分器11は、±360度に相当する暖機用一次電流
角速度信号iθ´を積分する毎にリセットされて新たな
積分を開始するように構成されている。なお暖機用一次
電流角速度信号iθ´の周波数が高くなることは、一次
電流の周波数が高くなることを意味する。暖機用一次電
流角速度信号iθ´が電気角で360度を出力する周期
が、一次電流の周期に対応する。時間積分器11から出
力された暖機用一次電流角度信号θは、一次電流ベクト
ル演算器12のサイン波発生器12bに入力され、サイ
ン波発生器12bは暖機用一次電流角度信号θ´で示さ
れる角度にしたがってサイン波を出力する。このサイン
波が直交座標演算器12aに入力され、前述のiα及び
iβの演算に用いられ、直交座標演算器12aからは前
述の直交座標演算を行って三相分の一次電流指令信号i
u,iv,iwが出力される。
In order to reverse the direction of rotation of the rotating magnetic field,
The warm-up primary current angular velocity signal generating means 16 employs the configuration shown in FIG. The warming-up primary current angular velocity signal generating means 16 generates the speed detection signal S output from the encoder 2.
By inputting v0, the rotation speed of the rotor when the rotor of the induction motor 1 is rotating in one direction has reached a predetermined value, and the rotation speed of the rotor when the rotor is rotating in the other direction. Is detected, the speed polarity discriminating means 16a for outputting a speed polarity signal indicating that the rotating direction of the rotating magnetic field is to be changed. Also, based on the determination result of the speed polarity determining means 16a, the polarity of the warming-up primary current angular velocity signal iθ 'is changed so as to change the rotating direction of the rotating magnetic field.
6b and an addition / subtraction switch 16c. The added / subtracted number generator 16b has a frequency of the primary current of 500 Hz, for example.
In this case, the add / subtract signal is output so as to advance by one period of the sine wave in 2 [ms]. Addition / subtraction switch 16
c is the output (speed polarity signal) of the speed polarity determination means 16a.
, And adds or subtracts the polarity of the add / subtract number signal, and outputs the signal as a warm-up primary current angular velocity signal iθ ′. The time integrator 11 is configured to be reset every time the warm-up primary current angular velocity signal iθ ′ corresponding to ± 360 degrees is integrated, and start a new integration. An increase in the frequency of the warm-up primary current angular velocity signal iθ ′ means an increase in the frequency of the primary current. The cycle in which the warm-up primary current angular velocity signal iθ ′ outputs 360 degrees in electrical angle corresponds to the cycle of the primary current. The primary current angle signal θ for warm-up output from the time integrator 11 is input to a sine wave generator 12b of a primary current vector calculator 12, and the sine wave generator 12b outputs a primary current angle signal θ ′ for warm-up. A sine wave is output according to the indicated angle. This sine wave is input to the rectangular coordinate calculator 12a, and is used for the above-described calculation of iα and iβ. The rectangular coordinate calculator 12a performs the above-described rectangular coordinate calculation to obtain the three-phase primary current command signal i.
u, iv, iw are output.

【0040】図1に戻って、暖機用電流指令発生手段1
5は、銅損と鉄損とによりステータを積極的に加熱する
のに十分な一次電流を流すのに必要な電流指令を一次電
流ベクトル演算器から出力させる暖機用トルク電流指令
信号iT´及び暖機用励磁電流指令信号im´を発生す
るように構成されている。暖機用電流指令発生手段15
は、運転モード判定手段14が暖機運転指令信号S2 を
出力している間、暖機用トルク電流指令信号iT´及び
暖機用励磁電流指令信号im´を出力し続ける。暖機用
トルク電流指令信号iT´及び暖機用励磁電流指令信号
im´は、図3の直交座標演算器12aに入力される。
暖機用トルク電流指令信号iT´及び暖機用励磁電流指
令信号im´の値は発熱量を増大させるためにはできる
だけ大きいことが好ましいが、実際上は誘導電動機の特
性または性能によって制限される。そこでこの例では、
暖機用トルク電流指令信号iT´及び暖機用励磁電流指
令信号im´の値を、各相の一次電流の実効値が誘導電
動機の定格一次電流実効値にほぼ等しくなるような電流
指令を一次電流ベクトル演算器12から出力させるよう
に設定してある。このようにすると誘導電動機を焼損さ
せることなく、ステータの温度をできるだけ速く上昇さ
せることができる。
Returning to FIG. 1, warming-up current command generating means 1
5 is a warming-up torque current command signal iT ′ for outputting from the primary current vector calculator a current command necessary to flow a primary current sufficient to actively heat the stator due to copper loss and iron loss; It is configured to generate a warm-up excitation current command signal im ′. Warm-up current command generating means 15
Keeps outputting the warm-up torque current command signal iT 'and the warm-up excitation current command signal im' while the operation mode determining means 14 outputs the warm-up operation command signal S2. The warm-up torque current command signal iT ′ and the warm-up excitation current command signal im ′ are input to the orthogonal coordinate calculator 12a in FIG.
It is preferable that the values of the warm-up torque current command signal iT 'and the warm-up excitation current command signal im' be as large as possible in order to increase the amount of heat generated, but in practice they are limited by the characteristics or performance of the induction motor. . So in this example,
The values of the warming-up torque current command signal iT ′ and the warming-up exciting current command signal im ′ are set to a primary current command such that the effective value of the primary current of each phase is substantially equal to the rated primary current effective value of the induction motor. The output is set so as to be output from the current vector calculator 12. In this case, the temperature of the stator can be increased as quickly as possible without burning out the induction motor.

【0041】なお上記例では、符号19で示した領域に
含まれる部分が本発明の主要部を構成する部分であり、
この部分19はすべてソフトウエアによって実現するこ
とができる。
In the above example, the part included in the area indicated by reference numeral 19 is a part constituting the main part of the present invention,
All this part 19 can be realized by software.

【0042】次に上記例の動作を図4を参照しながら説
明する。まず誘導電動機1を用いる装置の電源が投入さ
れて暖機運転開始信号が運転モード判定手段14に入力
されると、運転モード判定手段14はモード切替信号S
1 と暖気運転指令信号S2 を出力する。モード切替信号
S1 を受けて、モード切替部13はスイッチSW1〜S
W3をB接点に切替える。また暖気運転指令信号S2 を
受けて、暖機用電流指令発生手段15は暖機用トルク電
流指令信号iT´及び暖機用励磁電流指令信号im´を
スイッチSW1及びSW2を通して一次電流ベクトル演
算器13に出力する。
Next, the operation of the above example will be described with reference to FIG. First, when the power supply of the device using the induction motor 1 is turned on and a warm-up operation start signal is input to the operation mode determination means 14, the operation mode determination means 14
1 and the warm-up operation command signal S2 are output. Upon receiving the mode switching signal S1, the mode switching unit 13 switches the switches SW1 to S
Switch W3 to B contact. Further, in response to the warm-up operation command signal S2, the warm-up current command generation means 15 converts the warm-up torque current command signal iT 'and the warm-up excitation current command signal im' through the switches SW1 and SW2 to the primary current vector calculator 13 Output to

【0043】また暖気運転指令信号S2 を受けて、暖機
用一次電流角速度信号発生手段16は、暖機用一次電流
角速度信号iθ´を出力する。具体的には、被加減算数
発生器16bが2[ms]でサイン波の1周期分だけ進む
ような被加減算数信号を出力する。この段階ではロータ
の回転方向は判別できないため速度極性判別手段16a
の出力は、図4(2)に示すように不定である。また加
減算切替器16cは、とりあえずダミー加算を行うため
に、被加減算数信号(図3)に+の極性(加算を示す極
性)をつけて暖機用一次電流角速度信号iθ´として出
力する。暖機用一次電流角速度信号iθ´は、時間積分
器11で積分されて時間積分器11から暖機用一次電流
角度信号θ´が出力される。図4(4)は、暖機用一次
電流角度信号θ´に含まれるデータを概念的に波形で示
している。この場合図4(4)から分かるように、暖機
用一次電流角度信号θ´は、0°から360°に向かっ
て増加し360°になるとリセットされて再度0°から
360°に向かって増加する変化を所定の周波数で繰り
返している。この周波数は、本例では500Hzであ
る。暖機用一次電流角度信号θ´は、一次電流ベクトル
演算器12に入力される。
Further, in response to the warm-up operation command signal S2, the warm-up primary current angular velocity signal generating means 16 outputs a warm-up primary current angular velocity signal iθ '. Specifically, the add / subtract number generator 16b outputs an add / subtract number signal that advances by one period of the sine wave at 2 [ms]. At this stage, since the rotation direction of the rotor cannot be determined, the speed polarity determining means 16a
Is indeterminate as shown in FIG. 4 (2). In addition, the addition / subtraction switch 16c adds a + polarity (polarity indicating addition) to the addition / subtraction number signal (FIG. 3) and outputs the signal as a warm-up primary current angular velocity signal iθ ′ in order to perform dummy addition for the time being. The warming-up primary current angular velocity signal iθ ′ is integrated by the time integrator 11 and the time integrator 11 outputs the warming-up primary current angle signal θ ′. FIG. 4D conceptually shows data included in the warm-up primary current angle signal θ ′ in the form of a waveform. In this case, as can be seen from FIG. 4 (4), the warm-up primary current angle signal θ ′ increases from 0 ° toward 360 °, is reset when it reaches 360 °, and increases again from 0 ° to 360 °. This change is repeated at a predetermined frequency. This frequency is 500 Hz in this example. The warm-up primary current angle signal θ ′ is input to the primary current vector calculator 12.

【0044】一次電流ベクトル演算器12は、暖機用ト
ルク電流指令信号iT´及び暖機用励磁電流指令信号i
m´と暖機用一次電流角度信号θ´とに基づいて前述の
直交座標演算を行って三相分の一次電流指令信号iu,
iv,iwを出力する。図4(5)は、一相分の一次電
流指令信号に含まれるデータを概念的に示している。図
4(5)から分かるように、一次電流指令信号は、暖機
用一次電流角度信号θ´と同様に500Hzで変化し
て、一次電流を500Hzで変化させる。このときに三
相分の一次電流指令信号iu,iv,iwによって流れ
る三相の一次電流の相順は図4(6)に示すように例え
ば「U→V→W」となっていて、回転磁界は反時計回り
方向(CCW)に回転している。その結果、電動機の微
小トルクの発生方向も反時計回り方向となる。この状態
では、すべりはほとんど1に近い値である。
The primary current vector calculator 12 generates a warm-up torque current command signal iT ′ and a warm-up excitation current command signal iT.
The above-described orthogonal coordinate calculation is performed based on m ′ and the warm-up primary current angle signal θ ′, and the three-phase primary current command signals iu,
iv and iw are output. FIG. 4 (5) conceptually shows data included in the primary current command signal for one phase. As can be seen from FIG. 4 (5), the primary current command signal changes at 500 Hz similarly to the warm-up primary current angle signal θ ′, and changes the primary current at 500 Hz. At this time, the phase sequence of the three-phase primary current flowing by the three-phase primary current command signals iu, iv, iw is, for example, “U → V → W” as shown in FIG. The magnetic field is rotating in a counterclockwise direction (CCW). As a result, the direction in which the minute torque of the motor is generated is also in the counterclockwise direction. In this state, the slip is almost a value close to 1.

【0045】一次電流が500Hzで変化しても先に説
明した通り、トルクは僅かに発生する。そのためその微
小トルクで、ロータは回転しようとする。ロータの回転
速度をエンコーダ2が検出して、図4(1)の速度検出
信号として出力する。ロータの回転速度が50rpmに
達すると、暖機用一次電流角速度信号発生手段16の速
度極性判別手段16aはロータの回転方向が反時計回り
方向であることを判別して、そのこと示す速度極性信号
を加減算切替器16cに出力する。加減算切替器16c
は、この速度極性信号を受信すると被加減算数信号に−
の極性をつけて暖機用一次電流角速度信号iθ´として
出力する。時間積分器11は、−の極性の暖機用一次電
流角速度信号iθ´を時間積分する。その結果図4
(4)に示すように、暖機用一次電流角度信号θ´は、
0°から−360°に向かって増加し−360°になる
とリセットされて再度0°から−360°に向かって増
加する変化を500Hzの周波数で繰り返す。一次電流
ベクトル演算器12から出力される三相分の一次電流指
令信号iu,iv,iwは、図4(5)から分かるよう
に、暖機用一次電流角度信号θ´と同様に極性が反転し
て500Hzで変化する。このときに三相分の一次電流
指令信号iu,iv,iwによって流れる三相の一次電
流の相順は図4(6)に示すように「W→V→U」と反
転し、回転磁界は時計回り方向(CW)に回転するよう
になる。このときの電動機の微小トルクも時計回り方向
に発生する。その結果、ロータは逆方向に回転しようと
する。
Even if the primary current changes at 500 Hz, a slight torque is generated as described above. Therefore, the rotor tries to rotate with the small torque. The rotation speed of the rotor is detected by the encoder 2 and output as a speed detection signal of FIG. When the rotation speed of the rotor reaches 50 rpm, the speed polarity discriminating means 16a of the warming-up primary current angular velocity signal generating means 16 discriminates that the rotation direction of the rotor is counterclockwise, and indicates the speed polarity signal indicating that. Is output to the addition / subtraction switch 16c. Addition / subtraction switch 16c
When this speed polarity signal is received,-
And outputs it as a warm-up primary current angular velocity signal iθ ′. The time integrator 11 integrates the warming-up primary current angular velocity signal iθ ′ with a negative polarity over time. As a result, FIG.
As shown in (4), the warm-up primary current angle signal θ ′ is
It increases from 0 ° to −360 °, resets when it reaches −360 °, and repeats a change that increases again from 0 ° to −360 ° at a frequency of 500 Hz. As can be seen from FIG. 4 (5), the polarity of the three-phase primary current command signals iu, iv, and iw output from the primary current vector calculator 12 are inverted similarly to the warm-up primary current angle signal θ ′. And changes at 500 Hz. At this time, the phase order of the three-phase primary current flowing by the three-phase primary current command signals iu, iv, iw is reversed as “W → V → U” as shown in FIG. It will rotate clockwise (CW). At this time, a small torque of the electric motor is also generated in the clockwise direction. As a result, the rotor tends to rotate in the opposite direction.

【0046】そしてまたロータの回転方向が変わろうと
する際の速度変化をエンコーダ2が検出して、図4
(1)の速度検出信号として出力する。ロータの回転速
度が−50rpmに達すると、暖機用一次電流角速度信
号発生手段16の速度極性判別手段16aはロータの回
転方向が時計回り方向であることを判別して、そのこと
を示す速度極性信号を加減算切替器16cに出力する。
加減算切替器16cは、この速度極性信号を受信すると
被加減算数信号に+の極性をつけて暖機用一次電流角速
度信号iθ´として出力する。時間積分器11は、+の
極性の暖機用一次電流角速度信号iθ´を時間積分す
る。その結果図4(4)に示すように、暖機用一次電流
角度信号θ´は、また0°から+360°に向かって増
加し+360°になるとリセットされて再度0°から+
360°に向かって増加する変化を500Hzの周波数
で繰り返す。一次電流ベクトル演算器12から出力され
る三相分の一次電流指令信号iu,iv,iwも、図4
(5)から分かるように、暖機用一次電流角度信号θ´
と同様に極性が反転して500Hzで変化する。このと
きに三相分の一次電流指令信号iu,iv,iwによっ
て流れる三相の一次電流の相順は図4(6)に示すよう
に「U→V→W」と反転し、回転磁界は反時計回り方向
に回転するようになる。このときの電動機の微小トルク
も反時計回り方向に発生し、その結果、ロータは回転方
向を反転しようとする。
Further, the encoder 2 detects a speed change when the rotation direction of the rotor is about to change, and FIG.
It is output as the speed detection signal of (1). When the rotation speed of the rotor reaches -50 rpm, the speed polarity discriminating means 16a of the primary current angular velocity signal generator 16 for warming-up discriminates that the rotation direction of the rotor is clockwise, and indicates the speed polarity. The signal is output to the addition / subtraction switch 16c.
Upon receiving the speed polarity signal, the addition / subtraction switch 16c adds the + polarity to the addition / subtraction number signal and outputs the signal as the warm-up primary current angular velocity signal iθ ′. The time integrator 11 performs time integration of the warming-up primary current angular velocity signal iθ ′ having a positive polarity. As a result, as shown in FIG. 4 (4), the warm-up primary current angle signal θ ′ increases again from 0 ° toward + 360 °, is reset when it becomes + 360 °, and is again reset from 0 ° to + 360 °.
The change increasing toward 360 ° is repeated at a frequency of 500 Hz. The primary current command signals iu, iv, iw for three phases output from the primary current vector calculator 12 are also shown in FIG.
As can be seen from (5), the warm-up primary current angle signal θ ′
Similarly, the polarity is inverted and changes at 500 Hz. At this time, the phase order of the three-phase primary current flowing by the three-phase primary current command signals iu, iv, iw is reversed as “U → V → W” as shown in FIG. It starts to rotate counterclockwise. At this time, a small torque of the electric motor is also generated in the counterclockwise direction, and as a result, the rotor tends to reverse the rotation direction.

【0047】以後上記の動作が繰り返され、結局、ロー
タは±50rpmの範囲で僅かに回動するだけで実質的
には回転しない。このように一次電流の周波数を高くし
て、しかも一次電流の値を大きくすることにより、鉄損
と銅損を大きくしてステータ及びロータを発熱させ、し
かもロータを実質的に回転させないように回転磁界の方
向を繰り返し反転させると、ロータの回転に要するエネ
ルギをステータの発熱に利用することができる。その結
果、無駄な電力消費を少なくすることができて、誘導電
動機の温度上昇が速くなる。
Thereafter, the above operation is repeated, and as a result, the rotor only slightly rotates within the range of ± 50 rpm, and does not substantially rotate. In this way, by increasing the frequency of the primary current and increasing the value of the primary current, the iron loss and the copper loss are increased, causing the stator and the rotor to generate heat and rotating so that the rotor is not substantially rotated. By repeatedly reversing the direction of the magnetic field, the energy required for the rotation of the rotor can be used for heat generation of the stator. As a result, wasteful power consumption can be reduced, and the temperature of the induction motor rises faster.

【0048】そして温度センサ3が予め定めた温度を検
出すると、運転モード判定手段14はステータが熱飽和
状態となり、電動機1が設けられた装置も熱飽和状態に
なったと判定して、暖機運転指令信号S2 の出力を停止
し、モード切替器13にはスイッチSW1〜SW3の接
点をBからAに切り換えるモード切替信号S1 を出力す
る。その結果、一次電流ベクトル演算器12には、トル
ク電流設定器7からのトルク電流指令信号iTと励磁電
流設定器8からの励磁電流指令信号imと、一次電流角
速度信号iθを時間積分器11で積分した一次電流角度
信号θが入力されるようになる。一次電流ベクトル演算
器12からは、インバータ回路4から三相交流電力を出
力するための三相分の一次電流指令信号が出力され、電
動機1は通常運転モードで運転されるようになる。
When the temperature sensor 3 detects a predetermined temperature, the operation mode judging means 14 judges that the stator is in the heat saturation state, and that the device provided with the electric motor 1 is also in the heat saturation state. The output of the command signal S2 is stopped, and a mode switching signal S1 for switching the contacts of the switches SW1 to SW3 from B to A is output to the mode switch 13. As a result, in the primary current vector calculator 12, the torque current command signal iT from the torque current setter 7, the excitation current command signal im from the excitation current setter 8, and the primary current angular velocity signal iθ are calculated by the time integrator 11. The integrated primary current angle signal θ is input. The primary current vector calculator 12 outputs a three-phase primary current command signal for outputting three-phase AC power from the inverter circuit 4, and the motor 1 is operated in the normal operation mode.

【0049】ちなみに、数kW〜数十kWクラスの誘導
型サーボシステムの誘導電動機を制御する場合に、連続
定格運転で機械の加工部または出力軸が熱飽和状態にな
るには、電動機を4〜6時間運転する必要がある。これ
に対して、本発明を用いると数十分で熱飽和状態を得る
ことができる。
Incidentally, when controlling the induction motor of the induction type servo system of several kW to several tens of kW class, the motor must be operated for 4 to 6 hours in order to make the machined part or the output shaft of the machine into the heat saturation state in the continuous rated operation. I need to drive. On the other hand, when the present invention is used, a heat saturation state can be obtained in several tens of minutes.

【0050】なお上記例では、電動機1のステータの温
度を測定して熱飽和状態を検出しているが、図1に示す
タイマ回路18を用いて熱飽和状態を検出してもよく、
また両者を併用してもよい。両者を併用する場合には、
温度検出またはタイマ時限の計数完了のいずれか早い方
の結果に従って暖機運転を中止すればよい。
In the above example, the heat saturation state is detected by measuring the temperature of the stator of the electric motor 1. However, the heat saturation state may be detected by using the timer circuit 18 shown in FIG.
Moreover, you may use both together. If you use both,
The warm-up operation may be stopped in accordance with the earlier result of the temperature detection or the count completion of the timer period, whichever is earlier.

【0051】また上記例では、一次電流波形はSIN波
になるが、一次電流波形を矩形波として、高調波成分に
よる発熱の増加を得るようにしてもよいのは勿論であ
る。
In the above example, the primary current waveform is a sine wave. However, it is needless to say that the primary current waveform may be a rectangular wave to increase heat generation due to harmonic components.

【0052】なお本願発明を電動工作機の暖機運転方法
という概念で表現すると下記のようになる。
When the present invention is expressed by the concept of a warm-up operation method for an electric machine tool, the following is obtained.

【0053】(1) ステータに巻装された巻線に所定
の周波数の交流電流を一次電流として通電して回転磁界
を作り、電流フィードバックループを用いて前記一次電
流を電流指令通りにフィードバック制御する誘導電動機
を駆動源とする電動工作機の暖機運転方法であって、す
べりが1に近い値になり且つ前記回転磁界の回転方向を
交互に変えてもロータが振動することがない程度まで前
記一次電流の周波数を高く設定し、銅損と鉄損とにより
前記ステータを積極的に加熱するのに十分な前記一次電
流を流すように前記電流指令を設定し、且つ前記ロータ
を実質的に停止状態に保持するように前記回転磁界の回
転方向を変えることを前記誘導電動機の出力軸に接続さ
れる加工部の温度が所定の温度以上になるまで続けるこ
とを特徴とする電動工作機の暖機運転方法。
(1) An alternating current of a predetermined frequency is applied as a primary current to a winding wound on a stator to generate a rotating magnetic field, and the primary current is feedback-controlled according to a current command using a current feedback loop. A warm-up operation method for an electric machine tool using an induction motor as a drive source, wherein the slip is close to 1 and the rotor does not vibrate even if the rotating direction of the rotating magnetic field is alternately changed. The frequency of the primary current is set high, the current command is set so that the primary current is sufficient to actively heat the stator due to copper loss and iron loss, and the rotor is substantially stopped. Changing the direction of rotation of the rotating magnetic field so as to maintain the state until the temperature of a processing unit connected to the output shaft of the induction motor becomes equal to or higher than a predetermined temperature. How to warm up a machine tool.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、一次電流の周波数を高
くして、しかも一次電流の値を大きくすることにより、
鉄損と銅損とを大きくしてステータを発熱させ、しかも
ロータを実質的に回転させないように回転磁界の方向を
繰り返し反転させるため、ロータの回転に要するエネル
ギをほとんどなくし、その分をステータの発熱に利用す
ることができる。その結果、無駄な電力消費を少なくし
て、誘導電動機の温度上昇を速くして、暖機運転時間を
従来よりも短縮できる利点がある。
According to the present invention, by increasing the frequency of the primary current and increasing the value of the primary current,
Since the stator heat is generated by increasing the iron loss and the copper loss, and furthermore, the direction of the rotating magnetic field is repeatedly reversed so that the rotor is not substantially rotated. Can be used for fever. As a result, there is an advantage that wasteful power consumption can be reduced, the temperature of the induction motor can be increased quickly, and the warm-up operation time can be shortened as compared with the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の制御方法により三相誘導電動機を直交
座標形ベクトル制御を用いて制御する場合に用いる制御
装置の構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a control device used when controlling a three-phase induction motor using rectangular coordinate vector control according to a control method of the present invention.

【図2】一次電流の周波数を50Hzにした場合の発生
トルクT1と、500Hzにした場合の発生トルクT2
の状態を概略的に示す図である。
FIG. 2 shows a generated torque T1 when the frequency of the primary current is 50 Hz and a generated torque T2 when the frequency is 500 Hz.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the state of FIG.

【図3】暖機用一次電流角速度信号発生手段の具体的な
構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a specific configuration of a warm-up primary current angular velocity signal generating means.

【図4】図1の例の動作を説明するために用いる動作波
形図である。
FIG. 4 is an operation waveform diagram used for explaining the operation of the example of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘導電動機 2 エンコーダ 3 温度センサ 4 インバータ回路 5 電流増幅器 7 トルク電流設定器 8 励磁電流設定器 9 すべり角速度演算器 10 ロータ角速度演算器 11 時間積分器 12 一次電流ベクトル演算器 13 モード切替部 14 運転モード判定手段 15 暖機用電流指令発生手段 16 暖機用一次電流角速度信号発生手段 17 暖機運転信号発生部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Induction motor 2 Encoder 3 Temperature sensor 4 Inverter circuit 5 Current amplifier 7 Torque current setting unit 8 Excitation current setting unit 9 Slip angular velocity calculator 10 Rotor angular velocity calculator 11 Time integrator 12 Primary current vector calculator 13 Mode switching unit 14 Operation Mode determination means 15 Warm-up current command generation means 16 Warm-up primary current angular velocity signal generation means 17 Warm-up operation signal generation unit

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ステータに巻装された巻線に所定の周波
数の交流電流を一次電流として通電して回転磁界を作
り、電流フィードバックループを用いて前記一次電流を
電流指令通りにフィードバック制御して誘導電動機を制
御する誘導電動機の制御方法であって、 すべりが1に近い値になり且つ前記回転磁界の回転方向
を交互に変えてもロータが振動することがない程度まで
前記一次電流の周波数を高く設定し、銅損と鉄損とによ
り前記ステータを積極的に加熱するのに十分な前記一次
電流を流すように前記電流指令を設定し、且つ前記ロー
タを実質的に停止状態に保持するように前記回転磁界の
回転方向を変えて暖機運転を実施し、前記暖機運転が終
了した後に通常運転に移行することを特徴とする誘導電
動機の制御方法。
1. A rotating magnetic field is created by applying an alternating current of a predetermined frequency as a primary current to a winding wound on a stator, and the primary current is feedback-controlled according to a current command using a current feedback loop. A method of controlling an induction motor for controlling an induction motor, wherein the frequency of the primary current is reduced to such an extent that the slip is close to 1 and the rotor does not vibrate even if the rotation direction of the rotating magnetic field is alternately changed. Set high to set the current command to flow the primary current sufficient to actively heat the stator due to copper and iron losses, and to keep the rotor substantially stationary. And performing a warm-up operation by changing the rotation direction of the rotating magnetic field, and then shifting to a normal operation after the warm-up operation is completed.
【請求項2】 前記暖機運転は、前記誘導電動機の前記
ステータが熱飽和状態になるまで継続することを特徴と
する請求項1に記載の誘導電動機の制御方法。
2. The induction motor control method according to claim 1, wherein the warm-up operation is continued until the stator of the induction motor is in a heat saturation state.
【請求項3】 前記暖機運転は、前記誘導電動機の出力
軸に取り付けられた機械の加工部が熱飽和状態になるま
で継続することを特徴とする請求項1に記載の誘導電動
機の制御方法。
3. The control method for an induction motor according to claim 1, wherein the warming-up operation is continued until a processing portion of a machine attached to an output shaft of the induction motor is in a heat saturation state. .
【請求項4】 前記誘導電動機が三相誘導電動機であっ
て、前記一次電流の周波数が定格周波数の略5倍以上で
前記電流フィードバックループの応答周波数以下である
請求項1に記載の誘導電動機の制御方法。
4. The induction motor according to claim 1, wherein the induction motor is a three-phase induction motor, and a frequency of the primary current is approximately five times or more of a rated frequency and is equal to or less than a response frequency of the current feedback loop. Control method.
【請求項5】 前記電流指令を、前記一次電流の実効値
が前記誘導電動機の定格一次電流実効値にほぼ等しくな
るように設定することを特徴とする請求項1に記載の誘
導電動機の制御方法。
5. The control method for an induction motor according to claim 1, wherein the current command is set such that an effective value of the primary current is substantially equal to a rated primary current effective value of the induction motor. .
【請求項6】 前記誘導電動機の出力軸の回転速度を検
出して、前記回転速度が予め定めた値になると前記回転
磁界の回転方向を変更することを特徴とする請求項1に
記載の誘導電動機の制御方法。
6. The induction motor according to claim 1, wherein a rotation speed of an output shaft of the induction motor is detected, and the rotation direction of the rotating magnetic field is changed when the rotation speed reaches a predetermined value. Motor control method.
【請求項7】 ステータに巻装された巻線に所定の周波
数の交流電流を一次電流として通電して回転磁界を作る
インバータ回路と、前記インバータ回路にインバータ駆
動信号を出力するインバータ駆動信号発生回路とを具備
し、 前記インバータ駆動信号発生回路が、トルク電流指令,
励磁電流指令及び一次電流角速度信号を時間積分器で時
間積分した一次電流角度信号を入力として一次電流指令
信号を出力する一次電流ベクトル演算器と、前記一次電
流をフィードバック制御するために前記一次電流を検出
して一次電流検出信号をフィードバックする電流フィー
ドバックループとを備えている誘導電動機の制御装置で
あって、 暖機運転モードで制御するか通常運転モードで制御する
か否かを判定する運転モード判定手段と、 前記運転モード判定手段が前記暖機運転モードで制御す
ることを判定してるときに、暖機用トルク電流指令信
号、暖機用励磁電流指令信号及び暖機用一次電流角速度
信号を発生する暖機運転信号発生部と、 前記運転モード判定手段が前記通常運転モードで制御す
ることを判定しているときに、前記トルク電流指令及び
励磁電流指令を前記一次電流ベクトル演算器に入力し且
つ前記一次電流角速度信号を前記時間積分器に入力する
ように切替わり、前記運転モード判定手段が前記暖機運
転モードで制御することを判定してるときに、前記暖機
用トルク電流指令及び暖機用励磁電流指令を前記一次電
流ベクトル演算器に入力し且つ前記時間積分器には前記
暖機用一次電流角速度信号を入力するように切替わるモ
ード切替部とを具備し、 前記運転モード判定手段は、暖機運転開始信号が入力さ
れていて前記誘導電動機の出力軸に取り付けられた機械
の加工部が熱飽和状態になるまで前記暖機運転モードで
制御するものと判定し、前記負荷が熱飽和状態になると
通常運転モードで制御するものと判定するように構成さ
れ、 前記暖機運転指令発生部は、すべりが1に近い値になり
且つ前記回転磁界の回転方向を交互に変えてもロータが
振動することがない程度まで前記一次電流の周波数を高
くする周波数を有し且つ前記ロータを実質的に停止状態
に保持するように前記回転磁界の回転方向を変える前記
暖機用一次電流角速度信号を発生する暖機用一次電流角
速度信号発生手段と、銅損と鉄損とにより前記ステータ
を積極的に加熱するのに十分な前記一次電流を流すのに
必要な前記電流指令を前記一次電流ベクトル演算器から
出力させる前記暖機用トルク電流指令及び暖機用励磁電
流指令を発生する暖機用電流指令発生手段とを具備する
ことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
7. An inverter circuit for generating a rotating magnetic field by supplying an alternating current of a predetermined frequency as a primary current to a winding wound on a stator, and an inverter drive signal generating circuit for outputting an inverter drive signal to the inverter circuit. The inverter drive signal generation circuit comprises: a torque current command;
A primary current vector calculator that inputs a primary current angle signal obtained by time-integrating an excitation current command and a primary current angular velocity signal with a time integrator and outputs a primary current command signal, and the primary current for feedback control of the primary current. A current feedback loop for detecting and feeding back a primary current detection signal, wherein the control device determines whether to control in a warm-up operation mode or in a normal operation mode. Means for generating a warm-up torque current command signal, a warm-up excitation current command signal, and a warm-up primary current angular velocity signal when the operation mode determining means determines to control in the warm-up operation mode. A warm-up operation signal generating unit that performs the control when the control unit determines that the control is to be performed in the normal operation mode. The current mode command and the excitation current command are input to the primary current vector calculator, and the primary current angular velocity signal is switched to be input to the time integrator, and the operation mode determination means performs control in the warm-up operation mode. When it is determined, the warm-up torque current command and the warm-up excitation current command are input to the primary current vector calculator, and the warm-up primary current angular velocity signal is input to the time integrator. And a mode switching unit for switching the operation mode, wherein the operation mode determination unit is configured to operate until the warming-up operation start signal is input and the processing unit of the machine attached to the output shaft of the induction motor is in a heat-saturated state. The warm-up operation command generation unit is configured to determine that control is to be performed in the warm-up operation mode, and to determine that control is to be performed in the normal operation mode when the load is in a heat-saturated state. Having a frequency at which the frequency of the primary current is increased to such an extent that the slip is close to 1 and the rotor does not vibrate even if the rotating direction of the rotating magnetic field is alternately changed, and the rotor is substantially The warming-up primary current angular velocity signal generating means for generating the warming-up primary current angular velocity signal that changes the rotating direction of the rotating magnetic field so as to maintain the stopped state, and positively activates the stator by copper loss and iron loss. A warm-up current command that generates the warm-up torque current command and a warm-up excitation current command that cause the primary current vector calculator to output the current command necessary to flow the primary current sufficient for heating. A control device for an induction motor, comprising: a generator.
【請求項8】 前記運転モード判定手段は、前記機械の
加工部の熱飽和状態を前記ステータが熱飽和状態になっ
たか否かを検出して判定するように構成されている請求
項7に記載の誘導電動機の制御装置。
8. The apparatus according to claim 7, wherein the operation mode determination means is configured to determine whether or not the heat saturation state of the processing portion of the machine is detected by detecting whether or not the stator is in the heat saturation state. Induction motor control device.
【請求項9】 前記運転モード判定手段は、前記誘導電
動機の出力軸に取り付けられる機械の加工部の温度を温
度センサで測定し、該温度センサの出力から前記加工部
が熱飽和状態になったか否かを判定するように構成され
ている請求項7に記載の誘導電動機の制御装置。
9. The operation mode determining means measures a temperature of a processing part of a machine attached to an output shaft of the induction motor with a temperature sensor, and determines whether the processing part is in a heat saturation state from an output of the temperature sensor. The control device for an induction motor according to claim 7, wherein the control device is configured to determine whether or not the control is performed.
【請求項10】 前記運転モード判定手段は、前記暖機
運転開始信号が入力されると予め定めた時限の計数を開
始し前記時限の計数を完了すると前記負荷が熱飽和状態
になったと判定するように構成されている請求項7に記
載の誘導電動機の制御装置。
10. The operation mode determination means starts counting a predetermined time period when the warm-up operation start signal is input, and determines that the load is in a heat saturated state when the counting of the time period is completed. The control device for an induction motor according to claim 7, wherein the control device is configured as follows.
【請求項11】 前記暖機用一次電流角速度信号発生手
段は、前記誘導電動機の前記ロータが一方向に回転して
いるときの前記ロータの回転速度が予め定めた値に達し
たこと及び前記ロータが他方向に回転しているときの前
記ロータの回転速度が予め定めた値に達したことを検出
する速度極性判別手段を備えて、前記速度極性判別手段
の判定結果に基づいて前記回転磁界の回転方向を変える
ように前記暖機用一次電流角速度信号の極性を変えるよ
うに構成されている請求項7に記載の誘導電動機の制御
装置。
11. The primary current angular velocity signal generating means for warming-up, the rotation speed of the rotor when the rotor of the induction motor is rotating in one direction reaches a predetermined value, and Comprises speed polarity discriminating means for detecting that the rotation speed of the rotor when rotating in the other direction has reached a predetermined value, based on the judgment result of the speed polarity discriminating means, The control device for an induction motor according to claim 7, wherein a polarity of the warm-up primary current angular velocity signal is changed so as to change a rotation direction.
【請求項12】 前記暖機用一次電流角速度信号発生手
段は、周期的に前記回転磁界の回転方向を変えるように
前記暖機用一次電流角速度信号の極性を変えるように構
成されている請求項7に記載の誘導電動機の制御装置。
12. The warm-up primary current angular velocity signal generating means is configured to periodically change the polarity of the warm-up primary current angular velocity signal so as to change the rotation direction of the rotating magnetic field. 8. The control device for an induction motor according to claim 7.
【請求項13】 前記暖機用電流指令発生手段は、前記
一次電流の実効値が前記誘導電動機の定格一次電流実効
値にほぼ等しくなるような前記電流指令を前記一次電流
ベクトル演算器から出力させる前記暖機用トルク電流指
令及び暖機用励磁電流指令を発生するように構成されて
いることを特徴とする請求項7に記載の誘導電動機の制
御装置。
13. The warming-up current command generating means causes the primary current vector calculator to output the current command such that the effective value of the primary current becomes substantially equal to the rated primary current effective value of the induction motor. The control device for an induction motor according to claim 7, wherein the control device is configured to generate the warm-up torque current command and the warm-up excitation current command.
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