CN107919835A - 电动机驱动装置以及电动机驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高精度地检测散热器的异常的电动机驱动装置以及电动机驱动方法。电动机驱动装置从功率元件向电动机供电，通过散热器将功率元件进行散热，具有：温度检测部，其检测散热器的实际温度；电流检测部，其检测从功率元件向电动机的电流。此外还具有：实际温度变化计算部，其根据散热器的实际温度来计算散热器相对于时间的实际温度变化；推定温度变化计算部，其根据散热器的推定温度来计算散热器相对于时间的推定温度变化。并且还具有：温度异常判定部，其通过实际温度变化计算部计算出的实际温度变化是否偏离基于推定温度变化计算部计算出的推定温度变化的允许范围，判定有无散热器的温度异常。

Description

电动机驱动装置以及电动机驱动方法

技术领域

本发明涉及电动机驱动装置以及电动机驱动方法。

背景技术

目前，在用于对机床的进给轴或工业用机器人的手臂等进行驱动的电动机驱动装置中，将对电动机供电的功率元件的发热造成的各种不良(功率元件的错误动作、部件寿命的缩短、电动机驱动装置的运转率降低等)防范于未然尤为重要。因此，一般情况下，对作为发热源的功率元件安装散热器(散热板)，通过自然对流来促进功率元件的散热。并且，通过将冷却风扇一并用于该散热器，可以通过强制对流进一步促进功率元件的散热。

但是，在这样的电动机驱动装置中，在其使用中，有时会在功率元件的散热路线产生故障。该故障能够考虑分为散热器的温度异常和冷却风扇的旋转异常。作为散热器温度异常的原因，例如列举出以下：随着冷却风扇产生的强制对流在散热器进气口附近的散热片会附着尘埃或切削液，并在此产生堵塞。

作为检测这样的散热路线故障的方法，有以下方法(以下，称为公知技术1)(例如，参照专利文献1)：即检测散热器的实际温度，并且计算散热器的推定温度，通过这些实际温度与推定温度之间的差是否超过预定阈值来判定有无异常。

此外，还提出了以下方法(以下，称为公知技术2(例如，参照专利文献2)：关于用于将冷却升降机所适用的转换装置的开关元件进行冷却的冷却风扇，应该检测其异常，将散热器温度的实际测量值与预测值进行比较，根据其比较结果来判定冷却风扇是否产生异常。

专利文献1：日本特开2014-187789号公报

专利文献2：日本特开2012-115081号公报

但是，在公知技术1中，简单地根据散热器的实际温度与推定温度之间的差来判定有无异常，因此如果没有巧妙地设定用于判定有无异常的阈值，则有时未必能够适当地进行异常的检测。例如，当该阈值过小时，不管实际没有产生异常，都容易错误判定为产生了异常。反之，当该阈值过大时，在检测异常之前会花费时间，而不能快速进行异常的检测。

另外，在专利文献1中记载：在判定有无异常时，经由温度检测部来检测散热器的实际温度，并且经由电流检测部检测电流值来计算散热器的推定温度。但是，实际上，在正运转的机床等中，有时电动机重复加减速，该情况下，电动机的发热量不固定，无法适当地计算散热器的推定温度，因此恐怕难以判定有无异常。

另一方面，在公知技术2中，不包含用于检测散热器的异常的技术，只包含用于检测冷却风扇的异常的技术。即，在公知技术2中，将散热器温度的实际测量值与预测值进行比较，其目的是检测冷却风扇的异常，并非是检测散热器的异常。

发明内容

本发明鉴于这样的状况，目的在于提供一种能够高精度地检测散热器的异常的电动机驱动装置以及电动机驱动方法。

(1)本发明涉及的电动机驱动装置(例如，后述电动机驱动装置1)从功率元件(例如，后述的功率元件2)向电动机(例如，后述的电动机3)供电，通过散热器(例如，后述的散热器5)将所述功率元件进行散热，该电动机驱动装置的特征在于，具有：温度检测部(例如，后述的温度检测部11)，其检测所述散热器的实际温度；电流检测部(例如，后述的电流检测部12)，其检测从所述功率元件向所述电动机的电流；实际温度变化计算部(例如，后述的实际温度变化计算部13)，其根据所述温度检测部检测出的所述散热器的实际温度计算所述散热器相对于时间的实际温度变化；推定温度变化计算部(例如，后述的推定温度变化计算部14)，其根据基于所述电流检测部检测出的电流计算出的所述散热器的推定温度来计算所述散热器相对于时间的推定温度变化；以及温度异常判定部(例如，后述的温度异常判定部15)，其通过所述实际温度变化计算部计算出的实际温度变化是否偏离基于所述推定温度变化计算部计算出的推定温度变化的允许范围，判定有无所述散热器的温度异常。

(2)在(1)所述的电动机驱动装置中，所述温度异常判定部可以在所述实际温度变化计算部计算出的实际温度变化与所述推定温度变化计算部计算出的推定温度变化之间的差超过预定阈值时，判定为产生了所述散热器的温度异常。

(3)在(1)或(2)所述的电动机驱动装置中，所述散热器具有流体的流路，所述电动机驱动装置可以具有：冷却风扇(例如，后述的冷却风扇6)，其使所述散热器的所述流路的流体流动；以及旋转异常判定部(例如，后述的旋转异常判定部16)，其判定所述冷却风扇有无旋转异常。

(4)在(3)所述的电动机驱动装置中，所述电动机驱动装置可以具有：异常判定部(例如，后述的异常判定部17)，其根据所述温度异常判定部以及所述旋转异常判定部的判定结果，判定有无所述散热器的温度异常或者所述冷却风扇的旋转异常。

(5)在(4)所述的电动机驱动装置中，所述异常判定部可以在通过所述旋转异常判定部判定为没有产生所述冷却风扇的旋转异常，且通过所述温度异常判定部判定为产生了所述散热器的温度异常时，判定为异常部位是所述散热器。

(6)在(3)～(5)中任一项所述的电动机驱动装置中，所述电动机驱动装置可以具有：异常信号生成部(例如，后述的异常信号生成部18)，其在通过所述温度异常判定部或者所述旋转异常判定部判定为产生所述散热器的温度异常或者所述冷却风扇的旋转异常时，生成异常信号。

(7)在(6)所述的电动机驱动装置中，所述电动机驱动装置可以具有：警报输出部(例如，后述的警报输出部19)，其在接收到所述异常信号时，对使用者输出警报。

(8)本发明涉及的电动机驱动方法，从功率元件向电动机供电，通过散热器将所述功率元件进行散热，其特征在于，由计算机执行以下步骤：温度检测步骤，检测所述散热器的实际温度；电流检测步骤，检测从所述功率元件向所述电动机的电流；实际温度变化计算步骤，根据所述温度检测步骤检测出的所述散热器的实际温度来计算所述散热器相对于时间的实际温度变化；推定温度变化计算步骤，根据通过所述电流检测步骤检测出的电流而计算出的所述散热器的推定温度来计算所述散热器相对于时间的推定温度变化；以及温度异常判定步骤，根据所述实际温度变化计算步骤计算出的实际温度变化是否偏离基于所述推定温度变化计算步骤计算出的推定温度变化的允许范围，从而判定所述散热器有无温度异常。

发明效果

根据本发明，在电动机驱动装置中，根据散热器的实际温度变化是否偏离基于散热器的推定温度变化的允许范围，从而判定散热器有无温度异常，因此能够高精度地检测散热器的异常。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置的结构的立体图。

图2是表示本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置的控制***的框图。

图3是表示本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置中到异常检测指令为止的处理的流程图。

图4是表示本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置中的异常检测执行处理的流程图。

附图标记说明

1……电动机驱动装置

2……功率元件

3……电动机

5……散热器

6……冷却风扇

11……温度检测部

12……电流检测部

13……实际温度变化计算部

14……推定温度变化计算部

15……温度异常判定部

16……旋转异常判定部

17……异常判定部

18……异常信号生成部

19……警报输出部

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的一例进行说明。

图1是表示本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置1的结构的立体图。图2是表示本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置1的控制***的框图。

如图1所示，电动机驱动装置1具有：功率元件2、散热器5以及冷却风扇6。并且，如图2所示，从功率元件2向驱动机床的进给轴或工业供机器人的手臂等的电动机3供电，通过散热器5将功率元件2进行散热，并且通过冷却风扇6使散热器5的流路的流体流动，从而有效地将功率元件2进行散热，将功率元件2的发热造成的不良防范于未然，并且使电动机3旋转。

这里，电动机驱动装置1具有印刷基板7，在印刷基板7的一个面(图1右侧的面)上实装有两个电流检测元件9。在印刷基本7的另一个面(图1左侧的面)上实装有温度检测元件8以及两个功率元件2。在这些温度检测元件8以及功率元件2上以密切接触状态安装有散热器5。电动机驱动装置1构成为：在散热器5的排气侧装配有冷却风扇6，通过驱动该冷却风扇6，使散热器5的流路的流体从进气侧向排气侧流动。

进一步，电动机驱动装置1如图2所示，作为其控制***具有：温度检测部11、电流检测部12、实际温度变化计算部13、推定温度变化计算部14、温度异常判定部15、旋转异常判定部16、异常判定部17、异常信号生成部18以及警报输出部19。

温度检测部11经由温度检测元件8来检测散热器5的实际温度。

电流检测部12经由电流检测元件9来检测从功率元件2向电动机3的电流。

实际温度变化计算部13根据温度检测部11检测出的散热器5的实际温度来计算散热器5相对于时间的实际温度变化。

这里，“散热器5相对于时间的实际温度变化”表示随着时间的经过散热器5的实际温度如何进行增减。作为其中一例，考虑散热器5的实际温度除以时间而得的值(在用单位显示时，为℃/分)。

推定温度变化计算部14根据电流检测部12检测出的电流来计算推定温度，根据该推定温度计算散热器5相对于时间的推定温度变化。

这里，“散热器5相对于时间的推定温度变化”表示随着时间的经过散热器5的推定温度如何进行增减。作为其中一例，考虑散热器5的推定温度除以时间而得的值(在用单位显示时，为℃/分)。

温度异常判定部15根据实际温度变化计算部13计算出的散热器5的实际温度变化是否偏离基于推定温度变化计算部14计算出的散热器5的推定温度变化的允许范围，从而判定散热器5有无温度异常。

例如，在基于散热器5的推定温度变化的允许范围是5～9℃/分时，如果散热器5的实际温度变化是8℃/分，则判定为散热器5没有产生温度异常(正常)，如果散热器5的实际温度变化是11℃/分，则判定为散热器5产生温度异常。

具体来说，温度异常判定部15计算实际温度变化计算部13计算出的散热器5的实际温度变化与推定温度变化计算部14计算出的散热器5的推定温度变化之间的差，当该差超过规定阈值时，判定为散热器5产生了温度异常，当该差没有超过规定阈值时，判定为散热器5没有产生温度异常。

这样，在温度异常判定部15中，当判定散热器5有无温度异常时，通过散热器5的实际温度变化是否偏离基于散热器5的推定温度变化的允许范围，从而执行该判定。因此，相比于公知技术1，能够高精度地检测散热器5的温度异常。

即，在公知技术1中，如上所述，由于简单地根据散热器5的实际温度与推定温度之间的差(如果用单位显示，为℃)来判定有无异常，因此在没有巧妙地设定用于判定有无异常的阈值时，有时未必能够适当进行异常的检测。与之对应，在本实施方式涉及的电动机驱动装置1中，并非根据散热器5的温度本身而是根据温度变化(如果用单位显示，为℃/分)来判定有无异常，因此通过预测(预读)散热器5今后的温度变化，能够高精度地检测散热器5的温度异常。

旋转异常判定部16通过公知的技术判定冷却风扇6有无旋转异常。

异常判定部17根据温度异常判定部15以及旋转异常判定部16的判定结果，判定有无散热器5的温度异常或者冷却风扇6的旋转异常。具体来说，在通过旋转异常判定部16判定为没有产生冷却风扇6的旋转异常，且通过温度异常判定部15判定为产生了散热器5的温度异常时，判定为异常部位是散热器5。

异常信号生成部18在通过温度异常判定部15或者旋转异常判定部16判定为产生了散热器5的温度异常或者冷却风扇6的旋转异常时，生成异常信号。

警报输出部19在接收到异常信号生成部18生成的异常信号时，对使用者输出警报。

图3是表示本发明的实施方式涉及的电动机驱动装置的到异常检测指令为止的处理的流程图。

在步骤S1中，未图示的主控制部驱动电动机3。

在步骤S2中，未图示的主控制部判定是否输出了异常检测指令。在该判定为是时，处理向步骤S3转移，在该判定为否时，结束处理。

在步骤S3中，未图示的主控制部执行电动机驱动装置1的异常检测处理。

图4是表示该异常检测处理的流程图。

在步骤S31中，旋转异常判定部16判定有无冷却风扇6的旋转异常。在结果为存在冷却风扇6的旋转异常时，结束处理，当不存在冷却风扇6的旋转异常时，向步骤S32转移。

在步骤S32中，温度检测部11检测散热器5的实际温度并且测量时间，电流检测部12检测从功率元件2向电动机3的电流并且测量时间。

在步骤S33中，实际温度变化计算部13计算散热器5相对于时间的实际温度变化，推定温度变化计算部14计算散热器5相对于时间的推定温度变化。

在步骤S34中，温度异常判定部15判定有无散热器5的温度异常。这是判定实际温度变化计算部13计算出的实际温度变化是否偏离基于推定温度变化计算部14计算出的推定温度变化的允许范围。当该判定为是时，处理向步骤S35转移，当该判定为否时结束处理。

在步骤S35中，异常信号生成部18接收表示产生了散热器5的温度异常的信号，生成异常信号。

在步骤S36中，警报输出部19接收异常信号生成部18生成的异常信号，对使用者输出警报。

如上所述，根据本实施方式，通过散热器5的实际温度变化是否偏离基于散热器5的推定温度变化的允许范围来判定该散热器5有无温度异常，因此，能够高精度地检测散热器5的异常。其结果为能够快速确定电动机驱动装置1的异常部位，能够缩短电动机驱动装置1的维护时间。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并非局限于所述的实施方式。此外，本实施方式所记载的效果只不过列举出了本发明产生的最佳效果，本发明的效果并非局限于本实施方式所记载的效果。

在本实施方式的异常检测处理(图4)中，对只在产生了散热器5的温度异常时，生成异常信号并对使用者输出警报的情况进行了说明。但是，也可以只在产生了冷却风扇6的旋转异常时，生成异常信号并对使用者输出警报。此外，还可以在产生了散热器5的温度异常和冷却风扇6的旋转异常的任何一个情况时，生成异常信号并对使用者输出警报。

通过软件实现基于电动机控制装置1的控制方法。在通过软件实现的情况下，构成该软件的程序安装于计算机(电动机控制装置1)上。此外，该程序可以存储(记录)在可移动介质中并分配给用户，也可以通过经由网络下载到用户的计算机上来进行分配。并且，这些程序可以不被下载而作为经由网络的网站服务来提供给用户的计算机。

Claims (8)

1.一种电动机驱动装置，从功率元件向电动机供电，通过散热器将所述功率元件进行散热，其特征在于，

所述电动机驱动装置具有：

温度检测部，其检测所述散热器的实际温度；

电流检测部，其检测从所述功率元件向所述电动机的电流；

实际温度变化计算部，其根据所述温度检测部检测出的所述散热器的实际温度来计算所述散热器相对于时间的实际温度变化；

推定温度变化计算部，其根据基于所述电流检测部检测出的电流而计算出的所述散热器的推定温度来计算所述散热器相对于时间的推定温度变化；以及

温度异常判定部，其通过所述实际温度变化计算部计算出的实际温度变化是否偏离基于所述推定温度变化计算部计算出的推定温度变化的允许范围，判定有无所述散热器的温度异常。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述温度异常判定部在所述实际温度变化计算部计算出的实际温度变化与所述推定温度变化计算部计算出的推定温度变化之间的差超过预定阈值时，判定为产生了所述散热器的温度异常。

3.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述散热器具有流体的流路，

所述电动机驱动装置具有：

冷却风扇，其使所述散热器的所述流路的流体流动；以及

旋转异常判定部，其判定有无所述冷却风扇的旋转异常。

4.根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电动机驱动装置具有：异常判定部，其根据所述温度异常判定部以及所述旋转异常判定部的判定结果，判定有无所述散热器的温度异常或者所述冷却风扇的旋转异常。

5.根据权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述异常判定部在通过所述旋转异常判定部判定为没有产生所述冷却风扇的旋转异常，且通过所述温度异常判定部判定为产生了所述散热器的温度异常时，判定为异常部位是所述散热器。

6.根据权利要求3～5中任意一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电动机驱动装置具有：异常信号生成部，其在通过所述温度异常判定部或者所述旋转异常判定部判定为产生所述散热器的温度异常或者所述冷却风扇的旋转异常时，生成异常信号。

7.根据权利要求6所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述电动机驱动装置具有：警报输出部，其在接收到所述异常信号时，对使用者输出警报。

8.一种电动机驱动方法，从功率元件向电动机供电，通过散热器将所述功率元件进行散热，其特征在于，

由计算机执行以下步骤：

温度检测步骤，检测所述散热器的实际温度；

电流检测步骤，检测从所述功率元件向所述电动机的电流；

实际温度变化计算步骤，根据所述温度检测步骤检测出的所述散热器的实际温度来计算所述散热器相对于时间的实际温度变化；

推定温度变化计算步骤，根据基于所述电流检测步骤检测出的电流而计算出的所述散热器的推定温度来计算所述散热器相对于时间的推定温度变化；以及

温度异常判定步骤，其通过所述实际温度变化计算步骤计算出的实际温度变化是否偏离基于所述推定温度变化计算步骤计算出的推定温度变化的允许范围，判定有无所述散热器的温度异常。