JPS63316652A

JPS63316652A - 巻線型界磁モータ用温度測定装置

Info

Publication number: JPS63316652A
Application number: JP63135357A
Authority: JP
Inventors: デービッド・ウェイン・グレイバー
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1988-12-23
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: US4721894A; JPH0697822B2; DE3818722A1; DE3818722C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、巻線型界磁モータの温度測定用の装置に関
するもので、特に、巻線型界磁モータとモータ制御器と
の間に追加の導体を必要としない温度測定用装置に関す
る。

（従来の技術）モータ制御の応用において、電流計画及び過負荷防止に
とって、モータ温度を知ることが望ましいことが多い。

一般的には、温度表示を得るのには２つの方法がある。

その一つは実際の測定であり、もう一つは見積りである
。

第１の方法、即ち実際の測定は、サーミスタのような温
度応答装置によって実施される。該温度応答装置は巻線
型界磁モータ（ｗｏｕｎｄ　ｆｉｅｌｄｍｏｔｏｒ）の
ハウジング内に設けられるのが典型的であり、それによ
って、信頼性が高く比較的精確な温度表示を与える。し
かしながら、温度応答装置とモータ制御器との間を結ぶ
ために、それ専用の導体対を別に必要とするので、この
第１の方法は設置コストをかなり上昇させる。追加の専
用の導体対を使用すると、モータ制御器ポートと大型コ
ネクタをも必要とすることになる。

第２の方法、即ち見積りは、巻線型界磁モータの理論的
な、又は経験的に導き出されたモデルに基づいていて、
巻線型界磁モータのモータ電流、周囲温度及び熱発散容
量を知ることが必要である。

この方法は、設備コストにはさほど影響を与えないが、
結果的に与えられる温度表示の信頼性と精度は、モデル
のそれと同等でしかない。

（課題を解決するための手段）この発明は、断続作動式巻線型直流界磁モータ（ｉｎｔ
ｅｒｍｉｔｔｅｎｔ　ｄｕｔｙ　ｗｏｕｎｄ　ｆｉｅｌ
ｄ　ＤＣｍｏｔｏｒ）の温度を監視するための装置の改
良を目指している。この目的のために、本発明に係る装
置は、請求項】の特徴部分で特定されている特色によっ
て特徴付けられる。本発明に係る装置は、実際の温度測
定の信頼性及び精度を実質的に全て兼ね備えた温度表示
を与え、しかも、専用の導体対を設けることに関連した
コストが追加されることのないものである。

本発明は、電機子導体対と界磁導体対とを介して巻線型
界磁モータの電機子巻線と界磁巻線とを個別に付勢する
ようになされたモータ制御器と結合して実行される。サ
ーミスタのような２端子型温度応答装置によって、電機
子導体対のうちの一方の導体と界磁導体対のうちの一方
の導体との間を接続する。温度応答装置は、温度を監視
すべきモータ素子に関連して巻線型界磁モータに配設さ
れる。例えば、電機子の温度を感知するには、刷子ホル
ダのような静止しているが熱的に関係した素子に配設す
ればよい。

モータ制御器は、温度応答装置に接続された導体の間の
電位差を測定するために、分圧器のような監視機構を含
む。界磁巻線及び電機子巻線における電流が共に実質的
にゼロのときに常に、モータ素子の温度の指示として、
こうした電位差が抽出される。電流ゼロ（非作動）の状
態がどれ位の頻度で生じるかによって、抽出された指示
はそれ自体で、又は、実施例におけるように、温度推定
ルーチンと結合して用いられる。例示の方法においては
、抽出された温度は、推定温度値を更新するために使用
される。しかし、いずれの方法によっても、追加の専用
導体やそれに関連した追加の制御器ボートやコネクタな
どは必要ない。

（実施例）第１図において、参照数字１０で示された範囲は巻線型
直流界磁モータな概略的に表わしたもので、界磁巻線１
２、電機子巻線１４、該電機子巻線１４へ電流を供給す
る刷子部１６とを備えている。参照数字１８で指示され
た範囲で表わされたモータ制御器は、直流蓄電池２０の
ような適宜の電源からの電流によって界磁巻線と電機子
巻線とを付勢するようになされている。界磁巻線１２は
導体２２．２４を含む界磁巻線導体対を介して付勢され
、電機子巻線は導体２６．２８を含む電機子巻線導体対
を介して付勢される。

サーミスタ３０及び抵抗３２，３４・は巻線型直流界磁
モータ１０での温度を感知するためのサーミスタ回路を
形成する。サーミスタ３０の抵抗はその温度と関係して
変化し、並列な抵抗６２はこの抵抗値の変動を較正する
働きをする。直列の抵抗６４は、巻線型直流界磁モータ
が正常に動作している期間、電流を制限することによっ
てサーミスタ３０の自己発熱を最小にする。

このサーミスタ回路の一方の端子は界磁巻線導体対のう
ちの一方の導体２４と接続され、サーミスタ回路の他方
の端子は電機子巻線導体対のうちの導体２６と接続され
る。

サーミスタ３０は、温度を監視すべきモータ素子に関係
して巻線型直流界磁モータ１０に配設される。好ましい
実施例においては、電機子の温度を監視する必要がある
ので、電機子と熱的に関係している刷子部１６の静止素
子にサーミスタ３０が配設されている。

図示の実施例においては、モータ制御器１８はマイクロ
コンピュータ式制御ユニット３６を中心にして構成され
ていて、マイクロコンピュータ式制御ユニット３６と界
磁巻線１２、電機子巻線１４との間をそれぞれインター
フェースするための界磁駆動部３８、電機子駆動部４０
を含む。明らかに、マイクロコンピュータ式制御ユニッ
ト６３０代りにアナログ型制御ユニットを使うこともで
きる。

マイクロコンピュータ式制御ユニット３６は、要求に関
係付けられた入力の数に関係して、界磁巻線１２及び電
機子巻線１４の付勢デユーティ・サイクルＤＣＦ、ＤＣ
Ａの時期を決定する。また、電機子巻線デユーティ・サ
イクルＤＣＡは電機子温度指示に関係して決められる（
後述）。界磁巻線デユーティ・サイクルＤＣＦ及び電機
子巻線デユーティ・サイクルＤＣＡの電気的表示はそれ
ぞれ線４２゜４４を介して界磁駆動部３８と電機子駆動
部４０とに供給される。そこで、界磁駆動部６８及び電
機子駆動部４０は、決定されたデユーティ・サイクルで
直流蓄電池２０からの電流で界磁巻線１２及び電機子巻
線１４を付勢する。この目的のために、直流蓄電池２０
は、切断された線４６，４Ｂによって概略的に示されて
いるように、モータ制御器の種々の素子へ接続される。

また、界磁駆動部６８及び電機子駆動部４０は抵抗分岐
（図示せず）のような電流測定手段を含み、マイクロコ
ンピュータ式制御ユニット６６に対して線５０　、５２
を介して界磁電流及び電機子電流の電気的表示録、■。

を与える。

サーミスタ３０と抵抗６２〜３４とを備えたサーミスタ
回路は線５６〜３０を介して抵抗５４及び直流蓄電池２
０に対して直列に接続され、分圧器を形成する。サーミ
スタ回路と抵抗５４との間の接続点６２は線６４を介し
てマイクロコンビーータ弐制御ユニット６６へ入力とし
て接続される。

分圧器の動作により、線６４上の電圧は、サーミスタ回
路の抵抗の変動とは逆の関係で変動するので、電機子巻
線及び界磁巻線が付勢されないときにマイクロコンピュ
ータ式制御ユニット６６に対してモータ温度の表示を与
える。

第２図及び第６図は、本発明のモータ制御機能と温度監
視機能とを実施する際にマイクロコンピュータ式制御ユ
ニット３６で実行されるコンピュータ・プログラム命令
を表わすフロー・ダイヤグラムを示している。第２図の
フロー・ダイヤグラムは主ループ・プログラムであり、
第６図のフロー・ダイヤグラムは温度推定ルーチンを更
新するためのサブルーチンである。

第２図の主ルーブーフロー・ダイヤグラムにおいて、ス
テップ７０．７２はマイクロコンピュータ式制御ユニッ
ト６６の種々の期間やレジスタを初期設定するためのモ
ータ作動の各周期の開始時に実行される一連の命令を表
わす、。特に、ステップ７２は初期モータ温度の表示と
して線６４上の電圧を抽出し、この表示（ＴＥＭＰ　　
ＩＮＰＵＴ）を温度カウンタＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積す
る。その後、ステップ７４〜８０がフロー・ダイヤグラ
ム線によって示されているように遂次且つ反復して実行
され、モータ制御機能及び温度監視機能を実施する。

ステップ７４〜７８は巻線型直流界磁モータ１０の制御
に関係する。ステップ７４では、線６４上の温度表示以
外の各種の入力が読み取られる。上記の通り、これらの
入力は入力線５０上の界磁電流信号ＩＰ、入力線５２上
の電機子電流信号ＩＡ及び他の要求関連の信号を含む。

各種の入力に基づいて、ステップ７６．７８が実行され
、界磁デユーティ・サイクルＤＣＦと電機子デユーティ
・サイクルＤＣＡとを決定すると共にその電気的表示を
出力して、線４２．４４を介して界磁駆動部３８及び電
機子駆動部４０へ与える。ステップ７６に示されるよう
に、電機子巻線デユーティ・サイクルＤＣＡはＴＥＭＰ
　ＣＴＲに蓄積された温度表示の部分的機能として決定
される。

ステップ８０は、第６図のフロー・ダイヤグラムによっ
て示されているＴＥＭＰ　ＣＴＲ更新サブルーチンの実
行を信号する。そこに示されるように、判定ステップ８
２−８４はまず、電機子電流ＩＡ及び界磁電流ＩＦが共
に実質的にゼロであるがどうかを決定するために実行さ
れる。もしゼロであれば、ステップ８６．８８が実行さ
れて、温度表示ＴＥＭＰ　ＩＮＰＵＴを読み取り、上記
のように、この表示をＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積させてル
ーチンを完了する。

判定ステップ８２．８４のいずれかが否定の応答をした
ならば、線６４上の電圧は、界磁巻線電圧及び電機子巻
線電圧の影響に起因するモータ温度を必ずしも表わして
はいす、参照数字９０で一般的に表わされているフロー
・ダイヤグラム部分は、電機子電流ＩＡに基づいてＴＥ
ＭＰ　ＣＴＲＫ蓄積された温度表示を更新するために実
行される。

監視されているモータ素子は電機子であるから、図の実
施例においては、上記のフロー・ダイヤグラム部分は適
切である。

フロー・ダイヤグラム部分９０について説明すると、判
定ステップ９２−Ｉ　Ｄｏのうちの１つ又はそれ以上の
ものが実行され、６個の予め規定された電流範囲に関し
て電機子電流ＩＡの大きさを決定する。この電流範囲は
電機子電流を、電機子温度の結果的な変化に関係付け、
所与の設備に対して経験的に決定される。

電機子電流ＩＡが５アンペアに等しいかそれより小さい
ならば、ＴＥＭＰ　ＣＴＨに蓄積された表示は１計数だ
け減分される（ステップ１０２）。電機子電流ＩＡが５
アンペアより大きいが２０アンペアより小さいならば、
ＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積された表示は、フロー・ダイヤ
グラムの線１０４で示されるように、変化しない。電機
子電流ＩＡが少くとも２０アンペアであって３０アンペ
アより小さければ、ＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積された表示
は１計数だけ増分される（ステップ１０６）。電機子駆
動部Ａが少くとも３０アンペアであって５０アンペアよ
り小さいならば、ＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積された表示は
６計数だけ増分される（ステップ１０８）。

電機予電流転が少くとも５０アンペアであって７０アン
ペアより小さければ、ＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積された表
示は５計数だけ増分される（ステップ１１０）。電機子
電流ＩＡが７０アンペアに等しいかそれより大きいなら
ば、ＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積された表示は１０計数だけ
増分される（ステップ１１２）。

ＴＥＭＰ　ＣＴＲに蓄積される温度表示の精度は、かな
りの部分、界磁電流ＩＦ及び電機子電流ＩＡがゼロにな
る頻度に依存する。言うまでもなく、頻度が大きいほど
、精度は向上する。この発明の構成は実質的にここに説
明したとおりであって、巻線型直流界磁モータ１０を用
いて自動操縦システ度を信頼性よく且つ高精度に表わす
ことが見出さく１４）れた。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明を例示的に説明するためのもので、
第１図は、モータ制御と温度監視とを行うためのコンピ
ュータ式制御ユニットを含む、本発明に係る装置の概略
図、第２図及び第６図は、本発明のモータ制御機能と温
度監視機能とを実行する際に第１図のコンピュータ式制
御ユニットが実行するコンピュータ・プログラム命令を
表わすフロー・ダイヤグラムである。１０：界磁モータ　　　１２：界磁巻線１４：電機子巻
線　　　１６：刷子部１８：モータ制御器　　２０：直流蓄電池３０：サーミ
スタ

Claims

【特許請求の範囲】１、電機子巻線（１４）、界磁巻線（１２）、及び、電
機子導体対（２６、２８）と界磁導体対（２２、２４）
とを介して前記電機子巻線と前記界磁巻線とに個別に電
流を供給するようになされたモータ制御器（１８）を有
する巻線型界磁モータ（１０）の温度を監視する装置で
あって、前記巻線型界磁モータに配置されて温度応答装
置（３０）の温度と共に変化する測定可能なパラメータ
を有する温度応答手段（３０、３２、３４）を備え、前
記温度応答装置がモータ素子に対して配設され、前記測
定可能なパラメータが前記モータ素子の温度に関連して
変化するようになされた温度監視装置において、前記温度応答手段（３０）は前記電機子導体対（２６、
２８）のうちの一方の導体（２６）と前記界磁導体対（
２２、２４）のうちの一方の導体（２４）との間に接続
され、前記モータ制御器（１８）に配設され、前記電機子導体
対（２６、２８）のうちの前記一方の導体（２６）と前
記界磁導体対（２２、２４）のうちの一方の導体（２４
）とを介して前記温度応答手段（３０、３２、３４）へ
接続された監視手段（３６、５４）が設けられ、該監視手段は、電機子巻線電流と界磁巻線電流とが実質
的にゼロのときに作動して、前記モータ素子の温度の表
示として前記温度応答手段の前記測定可能なパラメータ
のサンプルを求めることを特徴とする温度監視装置。２、前記温度応答装置がサーミスタ（３０）であり、前
記測定可能なパラメータが前記温度応答手段の抵抗であ
る、請求項１記載の温度監視装置。３、前記巻線型界磁モータ（１０）が、前記電機子巻線
（１４）へ電流を流し前記モータ電機子に熱的に関連し
た刷子部を含み、前記温度応答装置（３０）は該刷子部
に配設され、前記測定可能なパラメータのサンプルが前
記電機子の温度を表わす、請求項１又は２のいずれかに
記載の温度監視装置。４、モータ温度表示を蓄積するための手段（７２）と、
前記モータ素子の温度に関連したモータ作動パラメータ
に従って前記の蓄積されたモータ温度表示の値を調節す
る手段（９０）と、前記電機子巻線電流と前記界磁巻線
電流とが実質的にゼロのときに、前記の蓄積されたモー
タ温度表示を、前記監視手段（３６、５４）で得た前記
測定可能なパラメータのサンプルで置換するための手段
（８６、８８）とを有し、前記モータ制御器（１８）に
配置された温度推定手段を更に備える、請求項１〜３の
いずれか１つに記載の温度監視装置。５、前記監視手段（３６、５４）が、前記モータ素子の
温度の表示として前記温度応答手段（３０、３２、３４
）の前記測定可能なパラメータの量を求める、請求項１
〜４のいずれか１つに記載の温度監視装置。