JPH1189083A - モータ制御装置 - Google Patents
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- JPH1189083A JPH1189083A JP9262720A JP26272097A JPH1189083A JP H1189083 A JPH1189083 A JP H1189083A JP 9262720 A JP9262720 A JP 9262720A JP 26272097 A JP26272097 A JP 26272097A JP H1189083 A JPH1189083 A JP H1189083A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータの捲線温度を正確に推定してモータの
性能を十分に引き出し得るモータ制御装置を提案する。 【解決手段】 モータ印加電力Ｐｉとモータ出力Ｐｏと
に基づき、モータ捲線の温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を
次式から推定する（Ｓ１８）。 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ）＋
ｃ（Ｔｍ−Ｔｏ）2 ここで、Ｔｍ：捲線温度 Ｔｏ：周囲温度 そして、算出した温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を積算し
て現在の捲線の温度を求める（Ｓ２０）。求められた捲
線の温度が予め定められたモータ停止温度を超えるとき
に（Ｓ２２がＹｅｓ）、多相交流モータへの通電を停止
する（Ｓ２４）。温度上昇値の自乗の項を含む上記式に
基づき温度変化量を推定するため、温度変化量を正確に
推測することができるので、モータの性能を充分に生か
すことが可能となる。
性能を十分に引き出し得るモータ制御装置を提案する。 【解決手段】 モータ印加電力Ｐｉとモータ出力Ｐｏと
に基づき、モータ捲線の温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を
次式から推定する（Ｓ１８）。 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ）＋
ｃ（Ｔｍ−Ｔｏ）2 ここで、Ｔｍ：捲線温度 Ｔｏ：周囲温度 そして、算出した温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を積算し
て現在の捲線の温度を求める（Ｓ２０）。求められた捲
線の温度が予め定められたモータ停止温度を超えるとき
に（Ｓ２２がＹｅｓ）、多相交流モータへの通電を停止
する（Ｓ２４）。温度上昇値の自乗の項を含む上記式に
基づき温度変化量を推定するため、温度変化量を正確に
推測することができるので、モータの性能を充分に生か
すことが可能となる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多相交流モータの
各相電圧又は各相電流をインバータにより制御して回転
磁界を発生させるモータ制御装置に関し、特に、モータ
捲線の温度を推定して、モータの保護を図るモータ制御
装置に関するものである。
各相電圧又は各相電流をインバータにより制御して回転
磁界を発生させるモータ制御装置に関し、特に、モータ
捲線の温度を推定して、モータの保護を図るモータ制御
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】モータの捲線温度を直接測定するのでは
なく、モータへの供給電力等に基づき捲線温度を推定
し、推定した温度が捲線の絶縁破壊を起こし得るように
なった際に、モータへの通電を停止する制御が実用化さ
れている。
なく、モータへの供給電力等に基づき捲線温度を推定
し、推定した温度が捲線の絶縁破壊を起こし得るように
なった際に、モータへの通電を停止する制御が実用化さ
れている。
【０００３】このモータ温度を推定する回路構成につい
て、図５（Ａ）を参照して説明する。この回路構成にお
いては、過負荷検出用データテ−ブル引１１０にて、モ
ータのｑ軸電流指令値に対応させて、図５（Ｂ）に示す
過負荷検出用データテ−ブルの値を検索する。そして、
該検索された値を、積分回路１１２にて足し込み、コン
パレータ１１４にて、該足し込まれた値が、モータ過負
荷検出しきい値を超えるかを判断し、超える際に、モー
タ過負荷検出信号を送出する。
て、図５（Ａ）を参照して説明する。この回路構成にお
いては、過負荷検出用データテ−ブル引１１０にて、モ
ータのｑ軸電流指令値に対応させて、図５（Ｂ）に示す
過負荷検出用データテ−ブルの値を検索する。そして、
該検索された値を、積分回路１１２にて足し込み、コン
パレータ１１４にて、該足し込まれた値が、モータ過負
荷検出しきい値を超えるかを判断し、超える際に、モー
タ過負荷検出信号を送出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ここで、過負荷検出デ
ータテーブルは、図５（Ｂ）に示すように、ｑ軸電流指
令値が１００％、即ち、定格の際に０の値となり、電流
指令値が１００％以下（定格以下）のときに負の値とな
り、電流指令値が１００％以上（定格以上）の際に正の
値となる。このため、モータを定格１００％以上で運転
し続けると、過負荷検出用データテ−ブル１１０から出
力される正の値を、積分回路１１２にて足し続けるた
め、実際の巻き線温度の如何に関わらず、コンパレータ
１１４からモータ過負荷検出信号が送出され、モータへ
の通電を停止していた。
ータテーブルは、図５（Ｂ）に示すように、ｑ軸電流指
令値が１００％、即ち、定格の際に０の値となり、電流
指令値が１００％以下（定格以下）のときに負の値とな
り、電流指令値が１００％以上（定格以上）の際に正の
値となる。このため、モータを定格１００％以上で運転
し続けると、過負荷検出用データテ−ブル１１０から出
力される正の値を、積分回路１１２にて足し続けるた
め、実際の巻き線温度の如何に関わらず、コンパレータ
１１４からモータ過負荷検出信号が送出され、モータへ
の通電を停止していた。
【０００５】また、過負荷検出データテーブルは、モー
タを定格が１００％で連続運転し、捲線温度が飽和した
状態で定義してあるため、モータが冷え切った状態から
スタートすると早めに保護がかかり、モータの性能を生
かし切れていなかった。
タを定格が１００％で連続運転し、捲線温度が飽和した
状態で定義してあるため、モータが冷え切った状態から
スタートすると早めに保護がかかり、モータの性能を生
かし切れていなかった。
【０００６】上述したテーブルを用いる以外にも、モー
タ捲線温度を次式により推定して、モータの保護を図る
方法がある。 Ｔｍ←Ｔｍ＋（ｄＴｍ／ｄｔ）・Δｔ Ｔｍ：推定温度 ｄＴｍ／ｄｔ：単位時間当たりの捲線推定温度変化量 Δｔ：プログラム動作周期
タ捲線温度を次式により推定して、モータの保護を図る
方法がある。 Ｔｍ←Ｔｍ＋（ｄＴｍ／ｄｔ）・Δｔ Ｔｍ：推定温度 ｄＴｍ／ｄｔ：単位時間当たりの捲線推定温度変化量 Δｔ：プログラム動作周期
【０００７】ここで、単位時間当たりの捲線推定温度変
化量（ｄＴｍ／ｄｔ）は、次式から求めている。 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ） Ｐｉ：モータに供給される電力 Ｐｏ：モータの出力 Ｐｉ−Ｐｏ：損失電力 ａ，ｂ：モータの熱定数（実験的に求める） Ｔｍ：捲線温度 Ｔｏ：周囲温度 Ｔｍ−Ｔｏ：温度上昇値
化量（ｄＴｍ／ｄｔ）は、次式から求めている。 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ） Ｐｉ：モータに供給される電力 Ｐｏ：モータの出力 Ｐｉ−Ｐｏ：損失電力 ａ，ｂ：モータの熱定数（実験的に求める） Ｔｍ：捲線温度 Ｔｏ：周囲温度 Ｔｍ−Ｔｏ：温度上昇値
【０００８】しかしながら、上記モータの熱定数ａ，ｂ
は、実験的に求めても不安定な値であり、うまく定まら
ず、正しく捲線推定温度変化量を求めることができなか
った。即ち、捲線推定温度変化量を正確に求められない
ので、安全率を含めて温度変化量が多めになるように
ａ，ｂを設定する必要があった。したがって、推定した
捲線温度が飽和しても、実際には想定した温度まで上昇
しておらず、モータへの通電が早めに中断され、モータ
の性能を生かし切ることができなかった。
は、実験的に求めても不安定な値であり、うまく定まら
ず、正しく捲線推定温度変化量を求めることができなか
った。即ち、捲線推定温度変化量を正確に求められない
ので、安全率を含めて温度変化量が多めになるように
ａ，ｂを設定する必要があった。したがって、推定した
捲線温度が飽和しても、実際には想定した温度まで上昇
しておらず、モータへの通電が早めに中断され、モータ
の性能を生かし切ることができなかった。
【０００９】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、モータ
の捲線温度を正確に推定してモータの性能を十分に引き
出し得るモータ制御装置を提案することにある。
なされたものであり、その目的とするところは、モータ
の捲線温度を正確に推定してモータの性能を十分に引き
出し得るモータ制御装置を提案することにある。
【００１０】また、本発明は、モータを適切に保護し得
るモータ制御装置を提供することを目的とする。
るモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、多相交流モータの各相電圧又は
各相電流をインバータにより制御して回転磁界を発生さ
せるモータ制御装置において、前記多相交流モータのモ
ータ捲線の温度変化をモータへ印加される電力及びモー
タ出力から推定する温度変化量推定手段であって、該印
加電力からモータ出力を減算した値が臨界値を超える際
に、温度変化量を急上昇させる温度変化量推定手段と、
前記温度変化量推定手段で推定されたモータ捲線の温度
変化量を積算して現在の捲線の温度を求める捲線温度演
算手段と、前記捲線温度演算手段で求められた捲線の温
度が予め定められたモータ停止温度を超えるときに前記
多相交流モータを停止するモータ停止手段と、を備えた
ことを技術的特徴とする。
め、請求項１の発明は、多相交流モータの各相電圧又は
各相電流をインバータにより制御して回転磁界を発生さ
せるモータ制御装置において、前記多相交流モータのモ
ータ捲線の温度変化をモータへ印加される電力及びモー
タ出力から推定する温度変化量推定手段であって、該印
加電力からモータ出力を減算した値が臨界値を超える際
に、温度変化量を急上昇させる温度変化量推定手段と、
前記温度変化量推定手段で推定されたモータ捲線の温度
変化量を積算して現在の捲線の温度を求める捲線温度演
算手段と、前記捲線温度演算手段で求められた捲線の温
度が予め定められたモータ停止温度を超えるときに前記
多相交流モータを停止するモータ停止手段と、を備えた
ことを技術的特徴とする。
【００１２】また、請求項２の発明は、多相交流モータ
の各相電圧又は各相電流をインバータにより制御して回
転磁界を発生させるモータ制御装置において、前記多相
交流モータのモータ捲線の温度変化量を、モータへ印加
される電力からモータ出力を減算した項と、温度上昇値
の項と、温度上昇値の自乗の項よりなる式から推定する
温度変化量推定手段と、前記温度変化量推定手段で推定
されたモータ捲線の温度変化量を積算して現在の捲線の
温度を求める捲線温度演算手段と、前記捲線温度演算手
段で求められた捲線の温度が予め定められたモータ停止
温度を超えるときに前記多相交流モータを停止するモー
タ停止手段と、を備えたことを技術的特徴とする。
の各相電圧又は各相電流をインバータにより制御して回
転磁界を発生させるモータ制御装置において、前記多相
交流モータのモータ捲線の温度変化量を、モータへ印加
される電力からモータ出力を減算した項と、温度上昇値
の項と、温度上昇値の自乗の項よりなる式から推定する
温度変化量推定手段と、前記温度変化量推定手段で推定
されたモータ捲線の温度変化量を積算して現在の捲線の
温度を求める捲線温度演算手段と、前記捲線温度演算手
段で求められた捲線の温度が予め定められたモータ停止
温度を超えるときに前記多相交流モータを停止するモー
タ停止手段と、を備えたことを技術的特徴とする。
【００１３】更に、請求項３の発明は、多相交流モータ
の各相電圧又は各相電流をインバータにより制御して回
転磁界を発生させるモータ制御装置において、前記多相
交流モータのモータ捲線の温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）
を次式から推定する温度変化量推定手段と、 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ）＋
ｃ（Ｔｍ−Ｔｏ）2 前記温度変化量推定手段で推定されたモータ捲線の温度
変化量を積算して現在の捲線の温度を求める捲線温度演
算手段と、前記捲線温度演算手段で求められた捲線の温
度が予め定められたモータ停止温度を超えるときに前記
多相交流モータを停止するモータ停止手段と、を備えた
ことを技術的特徴とする。
の各相電圧又は各相電流をインバータにより制御して回
転磁界を発生させるモータ制御装置において、前記多相
交流モータのモータ捲線の温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）
を次式から推定する温度変化量推定手段と、 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ）＋
ｃ（Ｔｍ−Ｔｏ）2 前記温度変化量推定手段で推定されたモータ捲線の温度
変化量を積算して現在の捲線の温度を求める捲線温度演
算手段と、前記捲線温度演算手段で求められた捲線の温
度が予め定められたモータ停止温度を超えるときに前記
多相交流モータを停止するモータ停止手段と、を備えた
ことを技術的特徴とする。
【００１４】請求項１のモータ制御装置では、モータ捲
線の温度変化をモータへ印加される電力及びモータ出力
から推定する温度変化量推定手段が、該印加電力からモ
ータ出力を減算した値、即ち、多くは熱となるモータ損
失電力が臨界値を超える際に、温度変化量を急上昇させ
るため、モータが安全温度を超える際には迅速に保護を
図ることができる。
線の温度変化をモータへ印加される電力及びモータ出力
から推定する温度変化量推定手段が、該印加電力からモ
ータ出力を減算した値、即ち、多くは熱となるモータ損
失電力が臨界値を超える際に、温度変化量を急上昇させ
るため、モータが安全温度を超える際には迅速に保護を
図ることができる。
【００１５】請求項２のモータ制御装置では、温度変化
量推定手段が、温度上昇値の自乗の項を含む式に基づき
温度変化量を推定するため、モータに供給される電力及
びモータの出力から温度変化量を正確に推測することが
できる。このため、モータの温度を正確の把握すること
で、モータの性能を充分に生かすことが可能となる。ま
た、温度上昇値の自乗の項を含む式に基づき温度変化量
を推定するため、Ｐｉ（モータに供給される電力）−Ｐ
ｏ（モータの出力）、即ち、多くは熱となるモータ損失
電力が臨界値（所定値）を超える際に、温度変化量が発
散するよう設定することで、モータが安全温度を超える
際には迅速に保護を図ることができる。
量推定手段が、温度上昇値の自乗の項を含む式に基づき
温度変化量を推定するため、モータに供給される電力及
びモータの出力から温度変化量を正確に推測することが
できる。このため、モータの温度を正確の把握すること
で、モータの性能を充分に生かすことが可能となる。ま
た、温度上昇値の自乗の項を含む式に基づき温度変化量
を推定するため、Ｐｉ（モータに供給される電力）−Ｐ
ｏ（モータの出力）、即ち、多くは熱となるモータ損失
電力が臨界値（所定値）を超える際に、温度変化量が発
散するよう設定することで、モータが安全温度を超える
際には迅速に保護を図ることができる。
【００１６】請求項３のモータ制御装置では、温度変化
量推定手段が（Ｔｍ−Ｔｏ）2 、即ち、温度上昇値の自
乗の項を含む上記式に基づき温度変化量を推定するた
め、モータに供給される電力及びモータの出力から温度
変化量を正確に推測することができる。このため、モー
タの温度を正確の把握することで、モータの性能を充分
に生かすことが可能となる。また、温度上昇値の自乗の
項を含む上記式に基づき温度変化量を推定するため、Ｐ
ｉ（モータに供給される電力）−Ｐｏ（モータの出
力）、即ち、多くは熱となるモータ損失電力が臨界値
（所定値）を超える際に、温度変化量が発散するよう設
定することで、モータが安全温度を超える際には迅速に
保護を図ることができる。
量推定手段が（Ｔｍ−Ｔｏ）2 、即ち、温度上昇値の自
乗の項を含む上記式に基づき温度変化量を推定するた
め、モータに供給される電力及びモータの出力から温度
変化量を正確に推測することができる。このため、モー
タの温度を正確の把握することで、モータの性能を充分
に生かすことが可能となる。また、温度上昇値の自乗の
項を含む上記式に基づき温度変化量を推定するため、Ｐ
ｉ（モータに供給される電力）−Ｐｏ（モータの出
力）、即ち、多くは熱となるモータ損失電力が臨界値
（所定値）を超える際に、温度変化量が発散するよう設
定することで、モータが安全温度を超える際には迅速に
保護を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施態
様について図を参照して説明する。図１は、実施形態に
係る工作機械の１軸分のコントロール部１０のブロック
図である。即ち、該ブロック図は、Ｘ軸のモータを制御
する機構を示しており、Ｙ軸、Ｚ軸を制御するために同
様な構成が、該工作機械に備えられている。現在、工作
機械では、切削加工等を行わない工具の単なる移動の際
には、モータへ定格の２倍以上の電流を流し、高速に送
る所謂「早送り」を行っているが、該早送りを繰り返
し、過剰な電流によりモータが加熱した際に、本実施態
様の工作機械は、モータへの通電を中断してモータの保
護を図る。
様について図を参照して説明する。図１は、実施形態に
係る工作機械の１軸分のコントロール部１０のブロック
図である。即ち、該ブロック図は、Ｘ軸のモータを制御
する機構を示しており、Ｙ軸、Ｚ軸を制御するために同
様な構成が、該工作機械に備えられている。現在、工作
機械では、切削加工等を行わない工具の単なる移動の際
には、モータへ定格の２倍以上の電流を流し、高速に送
る所謂「早送り」を行っているが、該早送りを繰り返
し、過剰な電流によりモータが加熱した際に、本実施態
様の工作機械は、モータへの通電を中断してモータの保
護を図る。
【００１８】図示しない上位制御装置からの指令が、シ
リアルインターフェイス３０よりコントロール部１０へ
受信され、バスライン３２を介してマイクロコンピュー
タ２０へ入力される。該マイクロコンピュータ２０に
は、上位制御装置からの指令に応じて種々の演算処理を
行うＣＰＵ２８と、プログラムの記憶されたＲＯＭ２２
と、ＣＰＵの作業領域として用いられるＲＡＭ２４と、
モータ６０への通電時間をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部
２６とが備えられ、位置、速度、電流のループ制御を行
うよう構成されている。該マイクロコンピュータ２０か
らは、ＰＷＭ信号がアンプ５０へ出力され、該アンプ５
０は、パワートランジスタにてＰＷＭ信号を増幅してモ
ータ６０へ印加する。即ち、マイクロコンピュータ２０
及びアンプ５０は、インバータとして動作しモータ６０
を駆動する。
リアルインターフェイス３０よりコントロール部１０へ
受信され、バスライン３２を介してマイクロコンピュー
タ２０へ入力される。該マイクロコンピュータ２０に
は、上位制御装置からの指令に応じて種々の演算処理を
行うＣＰＵ２８と、プログラムの記憶されたＲＯＭ２２
と、ＣＰＵの作業領域として用いられるＲＡＭ２４と、
モータ６０への通電時間をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部
２６とが備えられ、位置、速度、電流のループ制御を行
うよう構成されている。該マイクロコンピュータ２０か
らは、ＰＷＭ信号がアンプ５０へ出力され、該アンプ５
０は、パワートランジスタにてＰＷＭ信号を増幅してモ
ータ６０へ印加する。即ち、マイクロコンピュータ２０
及びアンプ５０は、インバータとして動作しモータ６０
を駆動する。
【００１９】該アンプ５０からモータ６０へ印加される
Ｕ相電流及びＶ相電流は、アナログ−デジタル変換器４
６を介してマイクロコンピュータ２０へ入力される。ま
た、モータ６０の回転（軸位置）は、該モータに取り付
けられたエンコーダ６２からエンコーダインターフェイ
ス４４を介してマイクロコンピュータ２０へ入力され
る。デジタル−アナログ変化器４２からは、該マイクロ
コンピュータ２０からのサーボの状態量（位置、速度、
電流等）が上位制御装置へ出力される。また、本コント
ロール部１０には、サーボアンプのモードを切り替える
ためのロータリースイッチ３４が設けられ、該ロータリ
ースイッチ３４によりパラメータの設定モード、通常モ
ード等の切替が行えるように構成されている。該ロータ
リースイッチ３４には、サーボアンプの状態、例えば、
異常時を表示する表示器３６が接続されている。
Ｕ相電流及びＶ相電流は、アナログ−デジタル変換器４
６を介してマイクロコンピュータ２０へ入力される。ま
た、モータ６０の回転（軸位置）は、該モータに取り付
けられたエンコーダ６２からエンコーダインターフェイ
ス４４を介してマイクロコンピュータ２０へ入力され
る。デジタル−アナログ変化器４２からは、該マイクロ
コンピュータ２０からのサーボの状態量（位置、速度、
電流等）が上位制御装置へ出力される。また、本コント
ロール部１０には、サーボアンプのモードを切り替える
ためのロータリースイッチ３４が設けられ、該ロータリ
ースイッチ３４によりパラメータの設定モード、通常モ
ード等の切替が行えるように構成されている。該ロータ
リースイッチ３４には、サーボアンプの状態、例えば、
異常時を表示する表示器３６が接続されている。
【００２０】引き続き、本実施形態のモータ制御方法の
原理について図３及び図４を参照して説明する。図３
は、モータへの印加電力とモータでの損失電力の関係を
示している。モータへの印加電流Ｐｉの内の、一部がモ
ータの出力Ｐｏに変換され、残りのＰｉ−Ｐｏがモータ
の損失電力となる。この損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）の内の
一部が、捲線を加熱し、残りが外部へ熱として発散され
る。ここで、捲線加熱分が、モータ単位時間当たりの吸
熱量ｄＱａ／ｄｔ（＝ＭＣ・ｄＴｍ／ｄｔ ここでＭＣ
はモータ捲線の熱容量）として表され、外部に発散され
る熱がモータ捲線の単位時間当たりの放熱量ｄＱ／ｄｔ
として表される。
原理について図３及び図４を参照して説明する。図３
は、モータへの印加電力とモータでの損失電力の関係を
示している。モータへの印加電流Ｐｉの内の、一部がモ
ータの出力Ｐｏに変換され、残りのＰｉ−Ｐｏがモータ
の損失電力となる。この損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）の内の
一部が、捲線を加熱し、残りが外部へ熱として発散され
る。ここで、捲線加熱分が、モータ単位時間当たりの吸
熱量ｄＱａ／ｄｔ（＝ＭＣ・ｄＴｍ／ｄｔ ここでＭＣ
はモータ捲線の熱容量）として表され、外部に発散され
る熱がモータ捲線の単位時間当たりの放熱量ｄＱ／ｄｔ
として表される。
【００２１】ここで、モータ単位時間当たりの吸熱量ｄ
Ｑａ／ｄｔ＝ＭＣ・ｄＴｍ／ｄｔから、モータ捲線の温
度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）は、次の数１にて表すことが
できる。
Ｑａ／ｄｔ＝ＭＣ・ｄＴｍ／ｄｔから、モータ捲線の温
度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）は、次の数１にて表すことが
できる。
【数１】 また、図３を参照して上述したように、次の数２が成立
する。
する。
【数２】 数１及び数２から、次の数３が成立する。
【数３】
【００２２】ここで、ｄＱｒ／ｄｔ（図３に示すモータ
捲線の単位時間当たりの放熱量）については、次の数４
を用いる。
捲線の単位時間当たりの放熱量）については、次の数４
を用いる。
【数４】 ここで、Ｒ1 ：係数１ Ｒ2 ：係数２ Ｔｍ：モータ捲線温度 Ｔｏ：周囲温度 数４を数２へ代入すると、次の数５が得られる。
【数５】 数５を数１へ代入すると次の数６が得られる。
【数６】 数６の１／ＭＣ＝ａ −Ｒ1 ／ＭＣ＝ｂ −Ｒ2 ／ＭＣ
＝ｃと置くと、式６は次の数７に変形でき、後述するオ
ーバヒート検出に用いる特性式が得られる。
＝ｃと置くと、式６は次の数７に変形でき、後述するオ
ーバヒート検出に用いる特性式が得られる。
【数７】
【００２３】ここで、上述したように従来技術では、捲
線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を次式から求めてい
る。 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ） この式においては、数７に示したｃ・（Ｔｍ−Ｔ
ｏ）2 、即ち、温度上昇値の自乗の項を含んでいない。
これに対して、本実施形態では、温度上昇値の自乗の項
を含む上記数７に基づき温度変化量を推定する。これに
より、従来技術の式を用いた際よりも温度変化量を正確
に推測することができることが、試験結果から判明し
た。このため、モータの温度を正確の把握することで、
モータの性能を充分に使い切ることが可能となる。
線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を次式から求めてい
る。 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ） この式においては、数７に示したｃ・（Ｔｍ−Ｔ
ｏ）2 、即ち、温度上昇値の自乗の項を含んでいない。
これに対して、本実施形態では、温度上昇値の自乗の項
を含む上記数７に基づき温度変化量を推定する。これに
より、従来技術の式を用いた際よりも温度変化量を正確
に推測することができることが、試験結果から判明し
た。このため、モータの温度を正確の把握することで、
モータの性能を充分に使い切ることが可能となる。
【００２４】また、本実施形態では、温度変化量を推定
式に、温度上昇値の自乗の項を含んでいる。このため、
ある損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）が、臨界損失電力を超える
と、温度上昇値を発散させることができる。即ち、該
「ある損失電力」を、１００％定格運転状態で生じてい
る損失電力となるように上記ａ，ｂ，ｃの熱定数を定め
ることで、１００％定格を超える運転において、温度上
昇値を発散させることによりモータの保護を図る。言い
換えるなら、実際に、温度上昇値が発散することはあり
得ないが、疑似的に、ある値から推定温度を発散させる
ことで、オーバヒートを確実且つ迅速に検出できるよう
にしている。
式に、温度上昇値の自乗の項を含んでいる。このため、
ある損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）が、臨界損失電力を超える
と、温度上昇値を発散させることができる。即ち、該
「ある損失電力」を、１００％定格運転状態で生じてい
る損失電力となるように上記ａ，ｂ，ｃの熱定数を定め
ることで、１００％定格を超える運転において、温度上
昇値を発散させることによりモータの保護を図る。言い
換えるなら、実際に、温度上昇値が発散することはあり
得ないが、疑似的に、ある値から推定温度を発散させる
ことで、オーバヒートを確実且つ迅速に検出できるよう
にしている。
【００２５】この臨界損失電力を超えた際の温度上昇値
の発散について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）
は、損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）が臨界損失電力以下の場合
の捲線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）と、（Ｔ1 −Ｔ
ｏ）、即ち、温度上昇値の関係を示すグラフであり、図
４（ａ）は、時刻の経過に伴う温度変化を示すグラフで
ある。図４（Ａ）に示すように捲線推定温度変化量（ｄ
Ｔｍ／ｄｔ）の曲線は、０と交差し、図４（ａ）に示す
ように所定時刻が経過した際に捲線温度はＴ1 に収束す
る。
の発散について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）
は、損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）が臨界損失電力以下の場合
の捲線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）と、（Ｔ1 −Ｔ
ｏ）、即ち、温度上昇値の関係を示すグラフであり、図
４（ａ）は、時刻の経過に伴う温度変化を示すグラフで
ある。図４（Ａ）に示すように捲線推定温度変化量（ｄ
Ｔｍ／ｄｔ）の曲線は、０と交差し、図４（ａ）に示す
ように所定時刻が経過した際に捲線温度はＴ1 に収束す
る。
【００２６】図４（Ｂ）は、損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）が
臨界損失電力に等しい場合の捲線推定温度変化量（ｄＴ
ｍ／ｄｔ）と、（Ｔ1 −Ｔｏ）、即ち、温度上昇値の関
係を示すグラフであり、図４（ｂ）は、時刻の経過に伴
う温度変化を示すグラフである。図４（Ｂ）に示すよう
に捲線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）の曲線は、０と
交差し、図４（ｂ）に示すように所定時刻が経過した際
に捲線温度はＴ1 に収束する。
臨界損失電力に等しい場合の捲線推定温度変化量（ｄＴ
ｍ／ｄｔ）と、（Ｔ1 −Ｔｏ）、即ち、温度上昇値の関
係を示すグラフであり、図４（ｂ）は、時刻の経過に伴
う温度変化を示すグラフである。図４（Ｂ）に示すよう
に捲線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）の曲線は、０と
交差し、図４（ｂ）に示すように所定時刻が経過した際
に捲線温度はＴ1 に収束する。
【００２７】図４（Ｃ）は、損失電力（Ｐｉ−Ｐｏ）が
臨界損失電力を超える場合の捲線推定温度変化量（ｄＴ
ｍ／ｄｔ）と、（Ｔ1 −Ｔｏ）、即ち、温度上昇値の関
係を示すグラフであり、図４（ｃ）は、時刻の経過に伴
う温度変化を示すグラフである。図４（Ｃ）に示すよう
に捲線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）の曲線は、０と
交差せず、図４（ｃ）に示すように捲線温度は発散す
る。
臨界損失電力を超える場合の捲線推定温度変化量（ｄＴ
ｍ／ｄｔ）と、（Ｔ1 −Ｔｏ）、即ち、温度上昇値の関
係を示すグラフであり、図４（ｃ）は、時刻の経過に伴
う温度変化を示すグラフである。図４（Ｃ）に示すよう
に捲線推定温度変化量（ｄＴｍ／ｄｔ）の曲線は、０と
交差せず、図４（ｃ）に示すように捲線温度は発散す
る。
【００２８】引き続き、図１に示すマイクロコンピュー
タ２０による捲線温度推定及びモータの保護処理につい
て、図２のフローチャートを参照して説明する。先ず、
マイクロコンピュータ２０は、モータへ印加されるｑ軸
電流ｉｑ* 、および、ｑ軸へ印加される電圧Ｖｑ* か
ら、モータ印加電力Ｐｉを計算する（Ｓ１２）。次に、
モータのトルクはｑ軸電流ｉｑ* に比例するため、ｑ軸
定格電流ｉｑ* ｏに、モータ定格定数ＫＴを掛けること
で、モータトルクｔｑを算出する（Ｓ１４）。そして、
算出したモータトルクｔｑにモータの回転数２π・ωｒ
を掛けることでモータの出力Ｐｏを算出する（Ｓ１
６）。
タ２０による捲線温度推定及びモータの保護処理につい
て、図２のフローチャートを参照して説明する。先ず、
マイクロコンピュータ２０は、モータへ印加されるｑ軸
電流ｉｑ* 、および、ｑ軸へ印加される電圧Ｖｑ* か
ら、モータ印加電力Ｐｉを計算する（Ｓ１２）。次に、
モータのトルクはｑ軸電流ｉｑ* に比例するため、ｑ軸
定格電流ｉｑ* ｏに、モータ定格定数ＫＴを掛けること
で、モータトルクｔｑを算出する（Ｓ１４）。そして、
算出したモータトルクｔｑにモータの回転数２π・ωｒ
を掛けることでモータの出力Ｐｏを算出する（Ｓ１
６）。
【００２９】次に、算出したモータ印加電力Ｐｉ及びモ
ータの出力Ｐｏに基づき、上記数７から捲線推定温度変
化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を算出する（Ｓ１８）。ここで、
周囲温度Ｔｏは、実際に測定した値を用いることも、或
いは、一定の設定値を用いることも可能である。
ータの出力Ｐｏに基づき、上記数７から捲線推定温度変
化量（ｄＴｍ／ｄｔ）を算出する（Ｓ１８）。ここで、
周囲温度Ｔｏは、実際に測定した値を用いることも、或
いは、一定の設定値を用いることも可能である。
【００３０】その後、算出した捲線推定温度変化量（ｄ
Ｔｍ／ｄｔ）に基づき、推定温度ＴｍをＴｍ＋（ｄＴｍ
／ｄｔ）・Ｔｓの式から求める（Ｓ２０）。ここで、Ｔ
ｓはプログラム動作周期である。引き続き、推定したモ
ータの捲線温度が予め設定されたモータ捲線保護温度以
上かを判断する（Ｓ２２）。ここで、モータ捲線保護温
度未満の際には（Ｓ２２がＮｏ）、処理を終了する。他
方、モータの捲線温度がモータ捲線保護温度以上になる
と（Ｓ２２がＹｅｓ）、モータの保護を図るため通電を
中断すると共に、表示器３６に異常を表示し（Ｓ２
４）、そして、この時点のｑ軸電流指令値を保存して処
理を終了する。
Ｔｍ／ｄｔ）に基づき、推定温度ＴｍをＴｍ＋（ｄＴｍ
／ｄｔ）・Ｔｓの式から求める（Ｓ２０）。ここで、Ｔ
ｓはプログラム動作周期である。引き続き、推定したモ
ータの捲線温度が予め設定されたモータ捲線保護温度以
上かを判断する（Ｓ２２）。ここで、モータ捲線保護温
度未満の際には（Ｓ２２がＮｏ）、処理を終了する。他
方、モータの捲線温度がモータ捲線保護温度以上になる
と（Ｓ２２がＹｅｓ）、モータの保護を図るため通電を
中断すると共に、表示器３６に異常を表示し（Ｓ２
４）、そして、この時点のｑ軸電流指令値を保存して処
理を終了する。
【００３１】なお、上述した実施態様では、モータ制御
装置を工作機械に適用した例について説明したが、本発
明のモータ制御装置は、種々の多相交流モータの各相電
圧又は各相電流をインバータにより制御して回転磁界を
発生させるモータ制御装置に応用することができる。
装置を工作機械に適用した例について説明したが、本発
明のモータ制御装置は、種々の多相交流モータの各相電
圧又は各相電流をインバータにより制御して回転磁界を
発生させるモータ制御装置に応用することができる。
【００３２】
【効果】以上記述したように請求項１のモータ制御装置
では、モータ捲線の温度変化をモータへ印加される電力
及びモータ出力から推定する際に、該印加電力からモー
タ出力を減算した値、即ち、多くは熱となるモータ損失
電力が臨界値を超える際に、温度変化量を急上昇させる
ため、モータが安全温度を超える際には迅速に保護を図
ることができる。
では、モータ捲線の温度変化をモータへ印加される電力
及びモータ出力から推定する際に、該印加電力からモー
タ出力を減算した値、即ち、多くは熱となるモータ損失
電力が臨界値を超える際に、温度変化量を急上昇させる
ため、モータが安全温度を超える際には迅速に保護を図
ることができる。
【００３３】請求項２のモータ制御装置では、温度上昇
値の自乗の項を含む式に基づき温度変化量を推定するた
め、モータに供給される電力及びモータの出力から温度
変化量を正確に推測することができる。このため、モー
タの温度を正確の把握することで、モータの性能を充分
に生かすことが可能となる。また、温度上昇値の自乗の
項を含む式に基づき温度変化量を推定するため、熱とな
るモータ損失電力が臨界値（所定値）を超える際に、温
度変化量が発散するので、モータが安全温度を超える際
には迅速に保護を図ることができる。
値の自乗の項を含む式に基づき温度変化量を推定するた
め、モータに供給される電力及びモータの出力から温度
変化量を正確に推測することができる。このため、モー
タの温度を正確の把握することで、モータの性能を充分
に生かすことが可能となる。また、温度上昇値の自乗の
項を含む式に基づき温度変化量を推定するため、熱とな
るモータ損失電力が臨界値（所定値）を超える際に、温
度変化量が発散するので、モータが安全温度を超える際
には迅速に保護を図ることができる。
【００３４】請求項３のモータ制御装置では、（Ｔｍ−
Ｔｏ）2 、即ち、温度上昇値の自乗の項を含む上記式に
基づき温度変化量を推定するため、モータに供給される
電力及びモータの出力から温度変化量を正確に推測する
ことができる。このため、モータの温度を正確の把握す
ることで、モータの性能を使い切ることが可能となる。
また、温度上昇値の自乗の項を含む上記式に基づき温度
変化量を推定するため、熱となるモータ損失電力が臨界
値（所定値）を超える際に、温度変化量が発散するの
で、モータが安全温度を超える際には迅速に保護を図る
ことができる。
Ｔｏ）2 、即ち、温度上昇値の自乗の項を含む上記式に
基づき温度変化量を推定するため、モータに供給される
電力及びモータの出力から温度変化量を正確に推測する
ことができる。このため、モータの温度を正確の把握す
ることで、モータの性能を使い切ることが可能となる。
また、温度上昇値の自乗の項を含む上記式に基づき温度
変化量を推定するため、熱となるモータ損失電力が臨界
値（所定値）を超える際に、温度変化量が発散するの
で、モータが安全温度を超える際には迅速に保護を図る
ことができる。
【図１】本発明の第１実施態様に係る工作機械のコント
ロール部のブロック図である。
ロール部のブロック図である。
【図２】図１に示すマイクロコンピュータによる処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図３】モータ印加電力とモータ損失電力との関係を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】図４（Ａ）、図４（ａ）、図４（Ｂ）、図４
（ｂ）、図４（Ｃ）、図４（ｃ）は、損失電力と臨界損
失電力との関係に応じた捲線温度のグラフである。
（ｂ）、図４（Ｃ）、図４（ｃ）は、損失電力と臨界損
失電力との関係に応じた捲線温度のグラフである。
【図５】図５（Ａ）は、従来技術に係るモータの保護装
置のブロック図であり、図５（Ｂ）は、過負荷検出デー
タテーブルの内容を示すグラフである。
置のブロック図であり、図５（Ｂ）は、過負荷検出デー
タテーブルの内容を示すグラフである。
１０ コントロ−ル部 ２０ マイクロコンピュータ ２８ ＣＰＵ ２８ ＰＷＭ制御部 ５０ アンプ ６０ モータ
Claims (3)
- 【請求項１】 多相交流モータの各相電圧又は各相電流
をインバータにより制御して回転磁界を発生させるモー
タ制御装置において、 前記多相交流モータのモータ捲線の温度変化をモータへ
印加される電力及びモータ出力から推定する温度変化量
推定手段であって、該印加電力からモータ出力を減算し
た値が臨界値を超える際に、温度変化量を急上昇させる
温度変化量推定手段と、 前記温度変化量推定手段で推定されたモータ捲線の温度
変化量を積算して現在の捲線の温度を求める捲線温度演
算手段と、 前記捲線温度演算手段で求められた捲線の温度が予め定
められたモータ停止温度を超えるときに前記多相交流モ
ータを停止するモータ停止手段と、を備えたことを特徴
とするモータ制御装置。 - 【請求項２】 多相交流モータの各相電圧又は各相電流
をインバータにより制御して回転磁界を発生させるモー
タ制御装置において、 前記多相交流モータのモータ捲線の温度変化量を、モー
タへ印加される電力からモータ出力を減算した項と、温
度上昇値の項と、温度上昇値の自乗の項よりなる式から
推定する温度変化量推定手段と、 前記温度変化量推定手段で推定されたモータ捲線の温度
変化量を積算して現在の捲線の温度を求める捲線温度演
算手段と、 前記捲線温度演算手段で求められた捲線の温度が予め定
められたモータ停止温度を超えるときに前記多相交流モ
ータを停止するモータ停止手段と、を備えたことを特徴
とするモータ制御装置。 - 【請求項３】 多相交流モータの各相電圧又は各相電流
をインバータにより制御して回転磁界を発生させるモー
タ制御装置において、 前記多相交流モータのモータ捲線の温度変化量（ｄＴｍ
／ｄｔ）を次式から推定する温度変化量推定手段と、 ｄＴｍ／ｄｔ＝ａ（Ｐｉ−Ｐｏ）＋ｂ（Ｔｍ−Ｔｏ）＋
ｃ（Ｔｍ−Ｔｏ）2 Ｐｉ：モータに供給される電力 Ｐｏ：モータの出力 ａ，ｂ，ｃ：モータの熱定数 Ｔｍ：捲線温度 Ｔｏ：周囲温度 前記温度変化量推定手段で推定されたモータ捲線の温度
変化量を積算して現在の捲線の温度を求める捲線温度演
算手段と、 前記捲線温度演算手段で求められた捲線の温度が予め定
められたモータ停止温度を超えるときに前記多相交流モ
ータを停止するモータ停止手段と、を備えたことを特徴
とするモータ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9262720A JPH1189083A (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9262720A JPH1189083A (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | モータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1189083A true JPH1189083A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17379664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9262720A Pending JPH1189083A (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1189083A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006291878A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Sanden Corp | 電動圧縮機の制御方法および制御装置 |
| JP2007043835A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Asmo Co Ltd | モータ制御装置 |
| CN100337395C (zh) * | 2002-03-20 | 2007-09-12 | 丰田自动车株式会社 | 电动机温度推定装置和电动机控制装置 |
| JP2010041864A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Ckd Corp | 電動アクチュエータ |
| JP2012210036A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Advics Co Ltd | 温度推定装置及び温度推定方法 |
| JP2012210037A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Advics Co Ltd | 温度推定装置及び温度推定方法 |
| US8975851B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-03-10 | Advics Co., Ltd. | Temperature estimating device and temperature estimating method |
| WO2015118678A1 (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | 株式会社日立産機システム | モータ電力変換装置 |
| JP2016116273A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 株式会社日立産機システム | モータ制御装置 |
| WO2017126093A1 (ja) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 株式会社日立産機システム | モータ制御装置 |
-
1997
- 1997-09-10 JP JP9262720A patent/JPH1189083A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100337395C (zh) * | 2002-03-20 | 2007-09-12 | 丰田自动车株式会社 | 电动机温度推定装置和电动机控制装置 |
| JP4686242B2 (ja) * | 2005-04-12 | 2011-05-25 | サンデン株式会社 | 電動圧縮機の制御方法および制御装置 |
| JP2006291878A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Sanden Corp | 電動圧縮機の制御方法および制御装置 |
| DE102006036641B4 (de) * | 2005-08-03 | 2021-05-27 | Denso Corporation | Motorregler |
| JP2007043835A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Asmo Co Ltd | モータ制御装置 |
| JP2010041864A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Ckd Corp | 電動アクチュエータ |
| JP2012210036A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Advics Co Ltd | 温度推定装置及び温度推定方法 |
| JP2012210037A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Advics Co Ltd | 温度推定装置及び温度推定方法 |
| US8975851B2 (en) | 2011-03-29 | 2015-03-10 | Advics Co., Ltd. | Temperature estimating device and temperature estimating method |
| WO2015118678A1 (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | 株式会社日立産機システム | モータ電力変換装置 |
| CN106031024A (zh) * | 2014-02-10 | 2016-10-12 | 株式会社日立产机系统 | 电动机电力转换装置 |
| JPWO2015118678A1 (ja) * | 2014-02-10 | 2017-03-23 | 株式会社日立産機システム | モータ電力変換装置 |
| TWI578689B (zh) * | 2014-02-10 | 2017-04-11 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Motor power conversion device |
| JP2016116273A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 株式会社日立産機システム | モータ制御装置 |
| WO2017126093A1 (ja) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 株式会社日立産機システム | モータ制御装置 |
| JPWO2017126093A1 (ja) * | 2016-01-22 | 2018-10-18 | 株式会社日立産機システム | モータ制御装置 |
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