温度保护装置及控制装置的制作方法

1.本发明涉及一种对电动机以及驱动电动机的电动机驱动装置进行保护以免受温度影响的温度保护装置及控制装置。


背景技术：

2.日本专利特开2002-354886号公报揭示了一种用于保护马达的电动工具的技术。该电动工具检测来自马达的发热量。在检测到的发热量为一定范围外的情况下，电动工具切断从马达往输出轴的动力传递。


技术实现要素：

3.日本专利特开2002-354886号公报记载的技术虽然能保护马达，但难以可靠地保护对马达进行驱动的驱动装置。例如，有可能因驱动装置自身的发热而导致驱动装置受到破坏。但日本专利特开2002-354886号公报记载的技术并未考虑对这样的事态进行应对。
4.本发明的目的在于提供一种能对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响的温度保护装置及控制装置。
5.一形态的温度保护装置具备：存储部，其存储温度保护线，以对电动机以及驱动所述电动机的电动机驱动装置进行保护以免受温度影响，所述温度保护线是根据从所述电动机驱动装置对所述电动机连续供给电流的时间和所述电动机及所述电动机驱动装置的容许温度来规定；电流获取部，其获取从所述电动机驱动装置供给至所述电动机的电流的电流值；温度算出部，其根据获取到的所述电流值来算出所述电动机或所述电动机驱动装置的温度；判定部，其判定所述温度是否超过了所述温度保护线；以及通知部，其在所述判定部判定所述温度超过了所述温度保护线时通知这一情况。
6.根据本发明，可以提供一种能对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响的温度保护装置及控制装置。
附图说明
7.图1为表示实施方式的电动机控制系统的图。图2为表示热模型的一例的图。图3为表示温度保护线的一例的图。图4为表示电流的时间变化的一例的图。图5为表示温度保护线的一例的图。图6为表示电流的时间变化的另一例1的图。图7为表示电流的时间变化的另一例2的图。图8为表示实施方式的电动机控制系统的动作顺序的一例的图。
具体实施方式
8.图1为表示实施方式的电动机控制系统10的图。如图1所示，本实施方式的电动机控制系统10具备电动机12、电动机驱动装置14以及控制装置16。
9.电动机12例如具备定子(stator)、转子(rotor)以及轴承。定子上缠绕线圈。转子相对于定子而旋转。轴承可旋转地保持转子。通过将来自电动机驱动装置14的驱动电流通往定子的线圈，从线圈产生磁场。该磁场使得转子旋转(电动机12的动作)。电动机12具有在该动作时发热的发热部12a。作为发热部12a，可列举定子的线圈。电动机12或电动机驱动装置14具有对驱动电流的大小进行检测的电流检测部18。电流检测部18将检测到的驱动电流的大小作为电流值i输出至控制装置16。
10.电动机驱动装置14例如具有包含开关元件的电动机驱动部20。电动机驱动部20对来自电源(未图示)的电流进行转换而作为驱动电流供给至电动机12(电动机驱动装置14的动作)。电动机驱动部20具有在该动作时发热的发热部20a。作为发热部20a，可列举开关元件及电阻元件。
11.如此，电动机12及电动机驱动装置14分别具有发热部12a及发热部20a。发热部12a及发热部20a在电动机12的驱动中发热。在来自发热部12a及发热部20a的发热量(最终为电动机12或电动机驱动装置14的温度t(t))过多的情况下，有电动机12或电动机驱动装置14难以进行合理的动作的担忧。
12.控制装置16通过对电动机驱动装置14进行控制来驱动电动机12。此外，控制装置16作为温度保护装置发挥功能。即，控制装置16算出根据时间t而变化的温度t(t)，而且对算出的温度t(t)进行监视，由此对电动机12及电动机驱动装置14进行保护以免受温度影响。控制装置16具有温度算出部22、初始温度算出部24、判定部26以及控制部28。警告部30连接于控制装置16。因而，控制装置16实质上还具备警告部30。再者，此处所说的温度t意指以外界为基准的温度(也就是与外界的温差)。
13.温度算出部22、初始温度算出部24、判定部26以及控制部28可以通过硬件(处理器及存储器)及软件(程序)的组合来构成，但并不限定于该组合。
14.控制部28通过对电动机驱动装置14发出指令来控制电动机驱动装置14。由此，电动机12进行驱动。此外，控制部28根据判定部26的判定结果来控制警告部30及电动机驱动装置14。再者，该详情于后文叙述。
15.温度算出部22获取由电流检测部18检测到的驱动电流的电流值i。温度算出部22根据获取到的电流值i来算出电动机12或电动机驱动装置14的温度t(t)。更具体而言，温度算出部22根据电流值i来算出发热量ph。此外，温度算出部22根据发热量ph和电动机12或电动机驱动装置14的时间常数τ来算出电动机12或电动机驱动装置14的温度t(t)。时间常数τ是根据电动机12或电动机驱动装置14的热容ch及热阻rh而定。再者，温度t(t)的算出的详情于后文叙述。
16.初始温度算出部24具备存储部24a。存储部24a存储电动机控制系统10的停止时的温度toff及时刻。电动机控制系统10的停止时意指电动机驱动装置14的电源变成断开的时间点。温度toff意指电动机驱动装置14的电源变成断开的时间点的电动机12或电动机驱动装置14的温度。温度toff由温度算出部22算出。初始温度算出部24根据经过时间te和温度toff来算出初始温度t(0)。经过时间te意指电动机驱动装置14的电源变为断开起到变为导
通为止所经过的时间。初始温度t(0)意指电动机驱动装置14的电源变成导通的时间点的电动机12或电动机驱动装置14的温度。更详细而言，初始温度算出部24根据经过时间te、断开时的温度toff以及时间常数τ来算出初始温度t(0)。再者，初始温度t(0)的算出的详情于后文叙述。
17.判定部26具有对温度保护线(容许温度td(t))进行存储的表格(存储部)26a。判定部26判定温度t是否超过了温度保护线(容许温度td(t))。
18.判定部26对从电动机驱动装置14供给至电动机12的(驱动)电流所引起的发热带来的温度t(t)进行监视。即，判定部26判定温度t(t)是否超过温度保护线(容许温度td(t))。再者，温度保护线(容许温度td(t))的详情于后文叙述。
19.控制部28根据判定部26的判定结果来控制警告部30及电动机驱动装置14。在判定部26判定温度t超过了温度保护线的情况下，控制部28对警告部30及电动机驱动装置14进行控制。在该情况下，控制部28可以通过控制警告部30而向操作人员通知警告。此外，控制部28通过控制电动机驱动装置14而使电动机12的驱动停止(停止的指示)。即，在判定部26判定温度t超过了温度保护线的情况下，控制部28作为使电动机12的驱动停止的驱动停止部发挥功能。
20.警告部30例如由显示装置(液晶显示器等)、语音输出装置(扬声器等)或者它们两者构成。警告部30作为通知部发挥功能。即，在判定部26判定温度t(t)超过了温度保护线(容许温度td(t))的情况下，警告部30通过图像、语音或者它们两者将温度t(t)超过了温度保护线这一情况通知给操作人员。
21.(温度t(t)的算出的详情)温度算出部22例如使用由下式(1)表示的热模型来算出温度t(t(＝n
·
ts))。如后文所述，该式(1)可以用于电动机12的温度t1(t)以及电动机驱动装置14的温度t2(t)的算出这两者。t(n
·
ts)＝k1
·
t((n－1)
·
ts)+k2
·
ph
……
式(1)t(n
·
ts)：第n次的采样时间ts内的电动机12或电动机驱动装置14的温度，已经过的时间t与第n次的采样时间ts存在“t＝n
·
ts”这一关系。k1：系数，k1＝exp(-ts/τ)k2：系数，k2＝rh
·
(1－k1)τ：时间常数，τ＝ch
·
rhph：发热量(从热源hs产生的热流量)ch：热容rh：热阻
22.再者，温度t(t)是以外界为基准的温度。具体而言，温度t(t)意指电动机12与外界的温差或者电动机驱动装置14与外界的温差。此处，热源hs为发热部12a或发热部20a。
23.式(1)能以如下方式进行推导。图2为表示热模型的一例的图。图2以等效电路的形式来表示电动机12(或电动机驱动装置14)的热模型。该等效电路表示连接于热源hs(发热部12a或发热部20a)的对象物(电动机12或电动机驱动装置14)。对象物的热特性由热阻rh及热容ch表示。对象物具有温度(准确地说是与外界的温差)t。来自热源hs的发热量(产生的热流量)ph流入对象物。发热量ph以热量q(＝ch
·
t)的形式积存于对象物中。对象物中积
存的热量q经由热阻rh加以散热。
24.在该情况下，下式(2)所示的微分方程成立。dt/dt＝-t/(ch
·
rh)+ph/ch
…
式(2)
25.通过求解式(2)的微分方程，获得下式(3)。t(t)＝exp(-t/τ)
·
t(0)+rh
·
(1－exp(-t/τ))
·
ph＝k1
·
t(0)+rh
·
(1－k1)
·
ph
…
式(3)
26.此处，温度算出部22使用以采样时间ts为单位的离散时间来算出温度t(t)。若使t(0)＝t((n－1)
·
ts)，则根据式(3)推导出式(1)。
27.像以上那样推导出的式(1)表示第(n－1)次的采样时间ts内的温度t((n－1)
·
ts)与接下来的第n次的采样时间ts内的温度t(n
·
ts)的关系。在第(n－1)次的采样时间ts内，经过了时间t(＝(n－1)
·
ts)。在第n次的采样时间ts内，经过了时间t(＝n
·
ts)。初始温度t(0)是电动机驱动装置14的电源被导通的时间点的温度。进而，通过依序算出每一采样时间ts内的温度t(1
·
ts)、t(2
·
ts)、
…
、t((n－1)
·
ts)，能够算出温度t(n
·
ts)。温度t(n
·
ts)意指在时间上发生变化的温度t(t)。
28.若电动机12及电动机驱动装置14已充分变冷，则可以设为“初始温度t(0)＝0”。即，在从驱动停止起而时间过去、事实上已无与外界的温差的情况下，电动机12及电动机驱动装置14已充分变冷。例如，在电动机12及电动机驱动装置14还未充分变冷的情况下，使用由初始温度算出部24算出的初始温度t(0)来算出温度t(n
·
ts)。
29.电动机12的温度t1(t)以及电动机驱动装置14的温度t2(t)是通过将电动机12的发热量ph1以及电动机驱动装置14的发热量ph2运用于发热量ph来求出。
30.如下式(4)所示，电动机12的每单位时间的发热量ph1是根据电动机12中的电流值i以及电动机12的电阻re来算出。电动机12的电阻re基本上意指线圈的电阻。ph1＝re
·
i2……
式(4)
31.若将式(4)代入式(1)，则电动机12的温度t1(t(＝n
·
ts))由下式(5)表示。t1(n
·
ts)＝k3
·
t1((n－1)
·
ts)+k4
·
re
·
i2……
式(5)k3：系数(k3＝exp(-ts/τ1))k4：系数(k4＝rh1
·
(1－k3))τ1：电动机12的时间常数(τ1＝ch1
·
rh1)ch1：电动机12的热容rh1：电动机12的热阻
32.电动机驱动装置14的(每单位时间的)发热量ph2是根据电动机12中的电流值i及转换效率η等来算出。ph2＝w0－w1＝((1－η)/η)
·
w1＝((1－η)/η)
·e·
i＝a
·
i2……
式(6)e：施加至电动机12的电压a：系数(a＝((1－η)/η)
·
e/i)η：转换效率(η＝w1/w0)
w0：输入至电动机驱动装置14的功率w1：从电动机驱动装置14输出的(输入至电动机12的)功率(w1＝e
·
i)
33.若将式(6)代入式(1)，则电动机驱动装置14的温度t2(t)由下式(7)表示。t2(n
·
ts)＝k5
·
t2((n－1)
·
ts)+k6
·a·
i2……
式(7)k5：系数(k5＝exp(-ts/τ2))k6：系数(k6＝rh2
·
(1－k5))τ2：电动机驱动装置14的时间常数(τ2＝ch2
·
rh2)ch2：电动机驱动装置14的热容rh2：电动机驱动装置14的热阻
34.另外，系数k3及系数k4例如可以像下面那样以实验方式来求出。首先，电动机驱动装置14驱动电动机12，使电动机12的温度t1(t)上升。在电动机12的温度t1(t)上升后，电动机驱动装置14使电动机12的驱动停止。根据使电动机12停止起的电动机12的温度t1(t)的变化来求出时间常数τ1。进而，根据时间常数τ1来算出系数k3及系数k4。系数k5及系数k6也能以实质上相同的方式来求出。但使用温度t2(t)、时间常数τ2、系数k5以及系数k6来代替温度t1(t)、时间常数τ1、系数k3以及系数k4。
35.由式(5)及式(7)表示的电动机12的温度t1(t)以及电动机驱动装置14的温度t2(t)通常不一样。因而，严格来说优选单独算出温度t1(t)及温度t2(t)。即，算出的温度t1(t)及温度t2(t)分别与不同的温度阈值tth1及温度阈值tth2进行比较。如此，通过将温度t1(t)与温度阈值tth1进行比较而且将温度t2(t)与温度阈值tth2进行比较，能够保护电动机12及电动机驱动装置14。
36.但此处对使用温度t1(t)及温度t2(t)中的一方来谋求电动机12及电动机驱动装置14的保护的情况进行说明。只要电动机12的时间常数τ1以及电动机驱动装置14的时间常数τ2在一定程度上接近，便能实现这样的处理。时间常数τ1及时间常数τ2例如处于“0.5＜τ1/τ2＜2”这一关系。时间常数τ1及时间常数τ2更优选处于“0.67＜τ1/τ2＜1.5”这一关系。
37.如果时间常数τ1与时间常数τ2相等(τ1＝τ2)，则式(5)及式(7)的系数k3与系数k5相等、系数k4与系数k6相等(k3＝k5、k4＝k6)。在该情况下，根据式(5)及式(7)推导出下式(8)。另外，式(5)中及式(7)中的电流值i相同也会使得式(8)被推导出来。即，电动机12及电动机驱动装置14中的发热及散热的时机相同也会使得式(8)被推导出来。t1(t)/t2(t)＝re/a
……
式(8)
38.式(8)意指电动机12的温度t1(t)与电动机驱动装置14的温度t2(t)处于对应关系(具体为一种比例关系)。即，温度t1(t)与温度t2(t)以相互对应的方式增减。即便时间常数τ1与时间常数τ2不相等，只要在一定程度上接近，便会维持温度t2(t)与温度t1(t)的对应关系。结果，电动机12及电动机驱动装置14的温度的整体可以使用温度t1(t)或温度t2(t)来进行评价。在本实施方式中，电动机12与电动机驱动装置14的发热及散热的时机相同。因此，只要两者的时间常数τ1及时间常数τ2在一定程度上接近，便可以使用1个公式(1个热模型)对两装置进行保护以免受温度影响。
39.(初始温度t(0)的算出的详情)初始温度算出部24例如使用式(5)或式(7)来算出初始温度t(0)。具体而言，初始温度算出部24对式(5)中的温度t1((n－1)
·
ts)代入断开时的温度toff。接着，初始温度算
出部24设电流i＝0来算出m步骤后的温度t(m
·
ts)。该温度t(m
·
ts)对应于初始温度t(0)。其中，m为已经过的时间te除以采样时间ts得到的值(m＝te/ts)。
40.此处，初始温度算出部24也可使用别的方法来算出初始温度t(0)。即，初始温度算出部24也可通过使用下式(9)而在不进行步骤计算的情况下算出已经过的时间te后的初始温度t(0)。t(0)＝toff
·
exp(-te/τ1)
……
式(9)
41.(温度保护线的详细)图3为表示温度保护线的一例的图。温度保护线(容许温度td(t))表示从电动机驱动装置14对电动机12连续供给电流的时间t与电动机12及电动机驱动装置14的容许温度td(t)的关系。
42.如图3所示，容许温度td(t)随时间而变化。此处，作为一例，容许温度td(t)在时刻tm从容许温度td1切换为容许温度td2。即，在时间t为时刻0到时刻tm的范围内，容许温度td(t)与容许温度td1相等。此外，在时间t为时刻tm之后的范围内，容许温度td(t)与容许温度td2相等。但这是一例，容许温度td(t)也能以3个以上的值进行切换。此外，在时间t为时刻tm到时刻tx的范围内，容许温度td(t)也可从容许温度td1向容许温度td2逐渐变化。
43.图3中，随时间而变化的驱动电流i(t)所引起的发热使得温度t(t)发生变化。判定部26在时刻ty判定温度t(t)超过了温度保护线(容许温度td(t))。
44.容许温度(温度保护线)td(t)是根据从电动机驱动装置14供给至电动机12的电流的大小i以及连续供给电流的时间t来决定。下面，对容许温度td(t)的具体的算出方法进行说明。
45.图4为表示电流的时间变化的一例的图。详细而言，图4表示从电动机驱动装置14供给至电动机12的电流(的大小)i与连续供给电流的时间t的关系。
46.极限电流id1(t)表示根据电动机12的温度极限来规定的电流i的极限。极限电流id2(t)表示根据电动机驱动装置14的温度极限来规定的电流i的极限。另外，时刻t时的极限电流id1(t)意指从启动时起使该极限电流id1(t)持续流通时间t的情况下电动机12达到热极限的电流值。此外，时刻t(＞tm)时的极限电流id2(t)意指从启动时起使该极限电流id2(t)持续流通时间t的情况下电动机驱动装置14达到热极限的电流值。极限电流id1(t)及极限电流id2(t)都是在时刻0(电动机12、电动机驱动装置14的启动的最初)相对大，但随着时间t的经过而逐渐降低。最终，极限电流id1(t)及极限电流id2(t)分别向固定值靠近。极限电流id1(t)向固定值的最小电流imin1靠近。极限电流id2(t)向固定值的最小电流imin2靠近。最小电流imin1是即便对电动机12持续流通电动机12也不会超过热极限的电流值。最小电流imin2是即便对电动机驱动装置14持续流通电动机驱动装置14也不会超过热极限的电流值。
47.电动机12与电动机驱动装置14在构成的零件等方面不一样，结果，耐热(耐温度)特性便不一样。因此，极限电流id1(t)与极限电流id2(t)存在差异。极限电流id1(t)从时刻0起减少，在时刻t1之后变为固定值(最小电流imin1：第2极限电流)。极限电流id2(t)在时刻0～时刻tm之间为固定值(最大电流imax：第1极限电流)。时刻0～时刻tm之间的时间为供给第1极限电流的时间例如几秒钟。其后，极限电流id2(t)逐渐减少，在时刻t2之后变为固定值(最小电流imin2：第3极限电流)。再者，时刻0～时刻tm对应于从电动机12的启动开始
到达到一定的运转状态的规定时间。极限电流id2(t)在时刻0～时刻tm之间也可发生变化而不固定。
48.最大电流imax及时间tm主要是根据构成电动机驱动装置14的开关元件的特性而定。最大电流imax例如为额定值，是根据电动机驱动装置14能够输出的电流的上限来规定。时间tm例如为额定值，是根据电动机驱动装置14能连续地流通最大电流imax的时间来规定。最小电流imin1被规定为即便从电动机驱动装置14对电动机12持续流通该大小的电流电动机12也不会超过温度极限的电流值。最小电流imin2被规定为即便从电动机驱动装置14对电动机12持续流通该大小的电流电动机驱动装置14也不会超过温度极限的电流值。
49.极限电流id(t)对应于极限电流id1(t)及极限电流id2(t)当中小的一方。此处，为了易于观察，极限电流id(t)相较于极限电流id1(t)及极限电流id2(t)而言略微朝下方错开。极限电流id(t)在时刻tm之前与大致固定的最大电流imax相等，而且，在时刻tx(＝t1)之后与大致固定的电流ix(此处，ix＝imin1)相等。在时刻tm与时刻tx之间，极限电流id(t)从最大电流imax向电流ix逐渐降低。
50.此处，在时刻tm到时刻t1之间，极限电流id(t)比极限电流id1(t)及极限电流id2(t)都小。但极限电流id(t)也可与极限电流id1(t)及极限电流id2(t)当中小的一方一致。例如，极限电流id(t)也可在时刻tp之前与极限电流id2(t)一致，而且在时刻tp之后与极限电流id1(t)一致。通过将极限电流id(t)设为极限电流id1(t)及极限电流id2(t)当中小的一方以下，能够保护电动机12及电动机驱动装置14两者。再者，时刻tm之后的极限电流id(t)可根据函数来规定。
51.该例中，电流ix与电动机12的最小电流imin1相等。即，根据电动机12的温度极限(极限电流id1(t))来决定电流ix。但电流ix通常是根据电动机12及电动机驱动装置14的温度极限当中小的一方来决定。即，根据极限电流id1(t)及极限电流id2(t)当中小的一方来决定电流ix。例如，可仅根据电动机驱动装置14的极限电流id2(t)来规定极限电流id(t)。
52.容许温度td(t)是根据极限电流id(t)来规定。图5为表示温度保护线的一例的图。像已经叙述过的那样，温度保护线(容许温度td(t))在时刻tm前后从容许温度td1(第1温度阈值)切换为容许温度td2(第2温度阈值)。图5一并展示了温度ta(t)及温度tb(t)。温度ta(t)是驱动电流i为最大电流imax的情况下一定期间内的温度。温度tb(t)是驱动电流i为电流ix(＝最小电流imin1)的情况下一定期间内的温度。
53.容许温度td(t)例如是通过将极限电流id(t)代入式(5)的电流i来算出温度t1(t)而决定。在该情况下，容许温度td1(第1温度阈值)是根据最大电流imax(第1极限电流)及其持续时间tm(供给第1极限电流的时间)来规定。容许温度td2(第2温度阈值)是根据电流ix(第2极限电流)来规定。即，如图5所示，根据流通最大电流imax的情况下的时刻tm时的温度ta(tm)来规定容许温度td1。此外，根据流通电流ix的情况下的温度tb(t1)的饱和值来规定容许温度td2。在流通一定的电流ix的情况下，温度tb(t)随时间增加，之后在时刻t1达到(饱和)温度tb(t1)，其后固定。
54.像已经叙述过的那样，温度算出部22例如算出电动机12的温度t1(t)作为代表电动机12及电动机驱动装置14的温度t(t)。即，温度算出部22使用式(5)来算出温度t1(t)。另一方面，容许温度td(t)(容许温度td1及容许温度td2)也是根据电动机12的温度t1(t)来算出。通过像这样使算出方法一致，得以谋求比较对象(温度t(t))与基准(容许温度td(t))的
一致性，使得比较对象与基准的比较变得容易。再者，温度t(t)及容许温度td(t)的算出方法也可相同，例如，也可使用电动机驱动装置14的温度t2(式(7))来算出。
55.下面，对算出仅电动机12及电动机驱动装置14中的一方的温度(温度t1(t)或温度t2(t))、由此能对电动机12及电动机驱动装置14两者进行保护以免受温度影响的事例进行说明。再者，在这些事例中，电动机12及电动机驱动装置14各自的时间常数τ1及时间常数τ2的大小关系不限。
56.图6为表示电流的时间变化的另一例1的图。图6是与图4相对应的图。但图6不同于图4，电动机12的极限电流id1(t)始终比电动机驱动装置14的极限电流id2(t)大。因而，极限电流id1(t)的线不会与极限电流id2(t)的线相交。在该情况下，如图6所示，极限电流id(t)比极限电流id2(t)小或者相同。此处，极限电流id(t)在时刻tm之前与最大电流imax(第1极限电流)相等，而且在时刻t2之后与最小电流imin2(第3极限电流)相等。极限电流id(t)在时刻tm与时刻t2之间从最大电流imax向最小电流imin2逐渐降低。在该情况下，容许温度td(t)在时刻tm之前与容许温度td1(第1温度阈值)相等，在时刻tm之后与容许温度td3(第3温度阈值)相等。再者，例1的容许温度td(t)也具有与图5的温度保护线同样的倾向，所以省略例1的容许温度td(t)自身的图示。即，例1的容许温度td(t)对应于将图5的容许温度td2及最小电流imin1分别替换成容许温度td3及最小电流imin2得到的图表。像已经叙述过的那样，容许温度td1是根据最大电流imax及时间tm来规定。此外，容许温度td3是根据最小电流imin2来规定。
57.在这样的情况下，通过算出电动机驱动装置14的温度t2(t)并与容许温度td(t)进行比较，不仅能保护电动机驱动装置14，还能保护电动机12。即，在电动机12的热极限(极限电流id1(t))相较于电动机驱动装置14的热极限(极限电流id2(t))而言足够大的情况下，无须将电动机12的热极限视为问题。
58.图7为表示电流的时间变化的另一例2的图。图7是与图4相对应的图。但图7中，对于时刻tm之后的电动机驱动装置14的极限电流id2(t)，认为可在实质上忽略掉，从而省略了图示。通常而言，在驱动电动机12的情况下，在驱动的开始时需要大的电流，但当驱动稳定下来时，可相对地设为小电流。因此，实质上可以忽略时刻tm之后的极限电流id2(t)。在该情况下，如图7所示，极限电流id(t)在时刻t1之后可以设为固定值的最小电流imin1，在时刻tm到时刻t1之间可以从最大电流imax向最小电流imin1逐渐靠近。此外，容许温度td(t)可以与图5一样在时刻tm之前与容许温度td1(第1温度阈值)相等、在时刻tm之后与容许温度td2(第2温度阈值)相等。像已经叙述过的那样，容许温度td1是根据最大电流imax(第1极限电流)及时间tm(供给第1极限电流的时间)来规定。此外，容许温度td2是根据最小电流imin1(第2极限电流)来规定。
59.在这样的情况下，通过算出电动机12的温度t1(t)并与容许温度td(t)进行比较，不仅能保护电动机12，还能保护电动机驱动装置14。即，在该例2中，认为时刻tm之后的电流i与规定电动机驱动装置14的热极限的极限电流id2(t)相比小到不成为问题的程度。因此，若电动机12的温度t1(t)为容许温度td(t)以下，则电动机驱动装置14不会超过热极限。
60.(电动机控制系统10的动作顺序)图8为表示实施方式的电动机控制系统10的动作顺序的一例的图。电动机控制系统10从已停止的状态启动(步骤s1)。即，在步骤s1中，电动机驱动装置14及控制装置16的电
源变为导通状态。下面，为了易于理解，对电动机12的温度t1(t)的算出的顺序进行说明。电动机驱动装置14的温度t2(t)的算出的顺序的说明从略。其中，温度t2(t)能以与温度t1(t)的算出同样的顺序来算出。
61.控制装置16的初始温度算出部24算出初始温度t(0)(电动机控制系统10的启动时的温度t)(步骤s2)。在该算出中，使用存储部24a中存储的电动机控制系统10的停止时(尤其是电动机驱动装置14的电源的断开时)的温度toff及时刻的信息。初始温度算出部24例如通过在式(9)中代入温度toff以及已经过的时间te来算出初始温度t(0)。
62.其后，温度算出部22开始温度t1(t)的算出(步骤s3)。温度算出部22例如使用式(5)而根据初始温度t1(0)及电流值i来算出温度t1(t)。
63.控制装置16(控制部28)控制电动机驱动装置14来开始电动机12的驱动(步骤s4)。结果，开始来自发热部12a及发热部20a的发热。其后，温度算出部22重复温度t1(t)的算出。
64.判定部26根据温度t1(t)及表格26a来判定温度t1(t)是否超过了温度保护线(容许温度td(t))(步骤s5)。在该判定的结果为“是”的情况下，警告部30发出警告(步骤s6)。此外，控制部28通过控制电动机驱动装置14来停止电动机12的驱动(步骤s7)。在步骤s5中的判定为“否”的情况下，温度算出部22重复温度t1(t)的算出以及判定部26中的判定。图8的温度保护线为曲线形(温度保护曲线)。
65.步骤s7之后，初始温度算出部24使电源的断开时的温度t以及电源的断开时的时刻存储至存储部24a(步骤s8)。其后，电动机控制系统10停止(步骤s9)。
66.存储部24a存储电源的断开时的温度toff以及所述电源的断开时的时刻。断开时的温度toff以及断开时的时刻在下一次的电动机控制系统10的启动时用于步骤s2中的初始温度t(0)的算出。
67.如上所述，电动机控制系统10根据电动机12的驱动电流来算出电动机12或电动机驱动装置14的温度t(t)。此外，电动机控制系统10判定温度t(t)是否超过了温度保护线(容许温度td(t))。由此，可以根据温度t(t)来谋求电动机12及电动机驱动装置14的保护。
68.此外，即便在电动机12及电动机驱动装置14从已停止的状态启动的情况下，电动机控制系统10也能判定温度t(t)是否超过了温度保护线。根据上一次的停止时的电动机12或电动机驱动装置14的温度toff的信息来算出其后的启动时的初始温度。即，即便在电动机控制系统10间歇性地进行动作的情况下也能算出温度t(t)。再者，即便在不仅是电动机12及电动机驱动装置14、连控制装置16也从已停止的状态启动的情况下，同样也能地判定温度t(t)是否超过了温度保护线。
69.[变形实施方式]本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的情况下采取各种构成。
[0070]
在上述实施方式的控制装置16中，温度算出部22、初始温度算出部24、判定部26以及警告部30可以视为对电动机12以及使电动机12驱动的电动机驱动装置14进行保护以免受温度影响的温度保护装置。即，控制装置16包含温度保护装置。相对于此，也可区别于控制装置16自身而单独由温度算出部22、初始温度算出部24、判定部26以及警告部30来构成温度保护装置。
[0071]
〔从实施方式获得的发明〕
下面记载能从上述实施方式掌握的发明。
[0072]
〔1〕温度保护装置(控制装置16)具备：存储部(表格26a)，其存储温度保护线(容许温度td(t))，以对电动机(12)以及驱动所述电动机的电动机驱动装置(14)进行保护以免受温度影响，所述温度保护线(容许温度td(t))是根据从所述电动机驱动装置对所述电动机连续供给电流的时间和所述电动机及所述电动机驱动装置的容许温度来规定；电流获取部(温度算出部22)，其获取从所述电动机驱动装置供给至所述电动机的电流的电流值(i)；温度算出部(22)，其根据获取到的所述电流值来算出所述电动机或所述电动机驱动装置的温度(t(t))；判定部(26)，其判定所述温度是否超过了所述温度保护线；以及通知部(警告部30)，其在所述判定部判定所述温度超过了所述温度保护线时通知这一情况。由此，可以根据电流值来算出温度，从而对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响。
[0073]
〔2〕所述温度保护线是根据从所述电动机驱动装置供给至所述电动机的电流的大小以及连续供给所述电流的时间来决定。由此，可以根据从电动机驱动装置供给至电动机的电流的大小以及连续供给电流的时间来决定温度保护线，从而对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响。
[0074]
〔3〕所述温度保护线是基于对应于根据所述电动机的温度极限来规定的所述电流的极限(极限电流id1(t))以及根据所述电动机驱动装置的温度极限来规定的所述电流的极限(极限电流id2(t))当中小的一方的极限电流(id(t))和供给所述极限电流的时间来决定。由此，可以考虑电动机及电动机驱动装置当中小的一方的温度极限来决定温度保护线，从而对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响。
[0075]
〔4〕所述温度保护线包含第1温度阈值(td1)，所述第1温度阈值(td1)是根据所述电动机的驱动开始到规定时间(与时刻0到时刻tm相对应的时间)内的第1极限电流的大小(imax)和供给所述第1极限电流的时间(tm)来决定，所述第1极限电流的大小(imax)是根据所述电动机驱动装置的温度极限来规定的，所述判定部判定在所述规定时间内所述温度是否超过了所述第1温度阈值，所述通知部在所述判定部判定在所述规定时间内所述温度超过了所述第1温度阈值时通知这一情况。由此，能够谋求电动机的驱动开始到规定时间内的电动机及电动机驱动装置的保护的实效。
[0076]
〔5〕所述温度保护线包含第2温度阈值(td2)，所述第2温度阈值(td2)是根据所述电动机的驱动开始到规定时间(tm)之后的第2极限电流(imin1)来决定，所述第2极限电流(imin1)是根据所述电动机的温度极限来规定的，所述温度算出部算出所述电动机的温度，所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度是否超过了所述第2温度阈值，所述通知部在所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度超过了所述第2温度阈值时通知这一情况。由此，可以在电动机的驱动开始到规定时间内将所述电动机的温度与第2温度阈值进行比较，从而对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响。
[0077]
〔6〕所述温度保护线包含第3温度阈值(td3)，所述第3温度阈值(td3)是根据所述电动机的驱动开始到规定时间之后的第3极限电流(imin2)来决定，所述第3极限电流(imin2)是根据所述电动机驱动装置的温度极限来规定的，所述温度算出部算出所述电动机驱动装置的温度，所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度是否超过了所述第3温度阈值，所述通知部在所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度超过了所述第3温度阈值时通知这一情况。由此，可以在电动机的驱动开始到规定时间内将所述电动机驱动装
置的温度与第3温度阈值进行比较，从而对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响。
[0078]
〔7〕所述温度算出部根据所述电流值(i)来算出发热量(ph)，基于所述发热量和根据所述电动机或所述电动机驱动装置的热容(ch)及热阻(rh)而定的时间常数(τ)来算出所述电动机或所述电动机驱动装置的温度(t(t))。由此，能够考虑来自电动机或所述电动机驱动装置的散热来算出温度。
[0079]
〔8〕具备初始温度算出部(24)，所述初始温度算出部(24)根据所述电动机驱动装置的电源断开起到导通为止的经过时间和所述电动机驱动装置的所述电源被断开时由所述温度算出部算出的断开时的所述温度，来算出所述电动机驱动装置的所述电源被导通时的所述电动机或所述电动机驱动装置的初始温度，所述温度算出部根据所述初始温度及所述电流值来算出所述温度。由此，在电动机及电动机驱动装置还未充分变冷的情况下，可以考虑初始温度来算出温度。
[0080]
〔9〕所述初始温度算出部基于所述经过时间、断开时的所述温度、以及根据所述电动机或所述电动机驱动装置的热容及热阻而定的时间常数来算出所述初始温度。由此，能够考虑来自电动机或电动机驱动装置的散热来算出初始温度。
[0081]
〔10〕具备驱动停止部(控制部28)，在所述判定部判定所述温度超过了所述温度保护线的情况下，所述驱动停止部(控制部28)使所述电动机的驱动停止。由此，能在温度超过了温度保护线的情况下使电动机的驱动停止，从而对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响。
[0082]
〔11〕控制装置(16)包含温度保护装置，对所述电动机驱动装置进行控制。由此，可以对电动机驱动装置进行控制而对电动机及电动机驱动装置进行保护以免受温度影响。

技术特征：
1.一种温度保护装置(16)，其特征在于，具备：存储部(26a)，其存储温度保护线(td(t))，以对电动机(12)以及驱动所述电动机的电动机驱动装置(14)进行保护以免受温度影响，所述温度保护线(td(t))是根据从所述电动机驱动装置对所述电动机连续供给电流的时间和所述电动机及所述电动机驱动装置的容许温度来规定；电流获取部(22)，其获取从所述电动机驱动装置供给至所述电动机的电流的电流值；温度算出部(22)，其根据获取到的所述电流值来算出所述电动机或所述电动机驱动装置的温度(t(t))；判定部(26)，其判定所述温度是否超过了所述温度保护线；以及通知部(30)，其在所述判定部判定所述温度超过了所述温度保护线时通知这一情况。2.根据权利要求1所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度保护线是根据从所述电动机驱动装置供给至所述电动机的电流的大小以及连续供给所述电流的时间来决定。3.根据权利要求2所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度保护线是基于对应于根据所述电动机的温度极限来规定的所述电流的极限(id1(t))以及根据所述电动机驱动装置的温度极限来规定的所述电流的极限(id2(t))当中小的一方的极限电流(id(t))和供给所述极限电流的时间来决定。4.根据权利要求2或3所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度保护线包含第1温度阈值(td1)，所述第1温度阈值(td1)是根据所述电动机的驱动开始到规定时间(tm)内的第1极限电流的大小(imax)和供给所述第1极限电流的时间(tm)来决定，所述第1极限电流的大小(imax)是根据所述电动机驱动装置的温度极限来规定的，所述判定部判定在所述规定时间内所述温度是否超过了所述第1温度阈值，所述通知部在所述判定部判定在所述规定时间内所述温度超过了所述第1温度阈值时通知这一情况。5.根据权利要求2～4中任一项所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度保护线包含第2温度阈值(td2)，所述第2温度阈值(td2)是根据所述电动机的驱动开始到规定时间(tm)之后的第2极限电流(imin1)来决定，所述第2极限电流(imin1)是根据所述电动机的温度极限来规定的，所述温度算出部算出所述电动机的温度，所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度是否超过了所述第2温度阈值，所述通知部在所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度超过了所述第2温度阈值时通知这一情况。6.根据权利要求2～4中任一项所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度保护线包含第3温度阈值(td3)，所述第3温度阈值(td3)是根据所述电动机的驱动开始到规定时间之后的第3极限电流(imin2)来决定，所述第3极限电流(imin2)是根据所述电动机驱动装置的温度极限来规定的，所述温度算出部算出所述电动机驱动装置的温度，所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度是否超过了所述第3温度阈值，
所述通知部在所述判定部判定在所述规定时间之后所述温度超过了所述第3温度阈值时通知这一情况。7.根据权利要求1～6中任一项所述的温度保护装置，其特征在于，所述温度算出部根据所述电流值(i)来算出发热量(ph)，基于所述发热量和根据所述电动机或所述电动机驱动装置的热容(ch)及热阻(rh)而定的时间常数(τ)来算出所述电动机或所述电动机驱动装置的温度(t(t))。8.根据权利要求1～7中任一项所述的温度保护装置，其特征在于，具备初始温度算出部(24)，所述初始温度算出部(24)根据所述电动机驱动装置的电源断开起到导通为止的经过时间和所述电动机驱动装置的所述电源被断开时由所述温度算出部算出的断开时的所述温度来算出所述电动机驱动装置的所述电源被导通时的所述电动机或所述电动机驱动装置的初始温度，所述温度算出部根据所述初始温度及所述电流值来算出所述温度。9.根据权利要求8所述的温度保护装置，其特征在于，所述初始温度算出部基于所述经过时间、断开时的所述温度、以及根据所述电动机或所述电动机驱动装置的热容及热阻而定的时间常数来算出所述初始温度。10.根据权利要求1～9中任一项所述的温度保护装置，其特征在于，具备驱动停止部(28)，在所述判定部判定所述温度超过了所述温度保护线的情况下，所述驱动停止部(28)使所述电动机的驱动停止。11.一种控制装置(16)，其特征在于，包含根据权利要求10所述的温度保护装置，对所述电动机驱动装置进行控制。

技术总结
本发明的温度保护装置(16)具备：存储部(26a)，其存储温度保护线(Td(t))，所述温度保护线(Td(t))是根据从电动机驱动装置(14)对电动机(12)连续供给电流的时间和电动机及电动机驱动装置的容许温度来规定；温度算出部(22)，其获取从电动机驱动装置供给至电动机的电流的电流值(I)来算出电动机或电动机驱动装置的温度；以及判定部(26)，其判定所述温度是否超过了温度保护线。否超过了温度保护线。否超过了温度保护线。


技术研发人员：藤本纯
受保护的技术使用者：发那科株式会社
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2023/9/23