CN111357189B - 旋转电机装置及旋转电机装置的控制方法 - Google Patents

旋转电机装置及旋转电机装置的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的旋转电机装置包括：具有转子和定子的旋转电机；包含驱动所述旋转电机的逆变器电路和控制所述逆变器电路的逆变器控制部的逆变器装置；安装于所述旋转电机且谐振特性根据物理量的变化而变化的谐振电路部与第1天线相连接的检测装置；从第2天线发送所设定的载波频率的发送电波，并且接收表示来自所述第1天线的物理量的变化的检测结果的响应电波，通过将检测结果与设定值进行比较，从而求得所述旋转电机中的异常状态的检测处理装置，所述逆变器控制部根据来自所述检测处理装置的异常状态信号进行控制使得变更所述逆变器电路的输出。

Description

旋转电机装置及旋转电机装置的控制方法
技术领域
本发明涉及旋转电机装置及旋转电机装置的控制方法，尤其是涉及使用物理量检测装置进行驱动控制的技术，该物理量检测装置使用谐振特性会随物理量变化而变化的谐振电路部，利用天线在与谐振电路部之间收发电波，远距离检测被测定对象物的物理量变化。
背景技术
在具有可动部或高电压部的旋转设备中，难以通过非接触方式来检测可动侧或高电压侧的物理量。作为物理量的检测装置，以往有一种使用晶体振荡器且包含振荡电路的结构来检测温度的测定装置(例如参照专利文献1)。此外，作为以非接触方式进行温度检测的装置，提出了一种具备振荡器和接收器的装置(例如参照专利文献2)。并且，还提出了一种由无线测定装置和传感器单元构成的装置(例如参照专利文献3)。
另一方面，提出了一种着眼于构成旋转电机的一部分的永磁体来进行温度推定的装置(例如参照专利文献4)。专利文献4中，例如使与驱动同步电动机的基波的频率不同频率的电压或电流叠加在同步电动机的d轴上。而且，专利文献4中，根据叠加的电压或电流和通过叠加得到的电压或电流，来计算同步电动机的阻抗，基于计算得到的阻抗来推定永磁体的温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5037755号公报
专利文献2：日本专利第3833162号公报
专利文献3：国际公开第2011/081102号刊物
专利文献4：日本专利特开2015－133890号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，现有技术中存在以下问题。
专利文献1没有考虑远程测定。专利文献2需要切换振荡器和接收器，从而需要通信时间。因此，专利文献2不适于检测可动部的物理量。
此外，专利文献3在通过无线测定装置测定反射功率强度的情况下，进行频率扫描以获取数据。因而，专利文献3中，由于频率扫描需要时间，因此对于高速工作的设备来说，难以获取希望的定时以及所需的信号电平。此外，专利文献3需要扫描频率的大规模的装置。
并且，专利文献4那样的不直接测定温度的现有技术中，随着温度变化的磁体以外的材料特性、制造上的部件偏差等会引起检测误差。其结果，专利文献4中，会导致测定精度降低。
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的是提供一种旋转电机装置及旋转电机装置的控制方法，更准确地检测具有可动部或者高电压部的旋转电机的测定对象物的物理量的变化，根据所获得的检测结果进行驱动控制。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明是一种旋转电机装置，包括：旋转电机，该旋转电机中，以旋转轴为轴而在同心圆上设有能以所述旋转轴为轴进行旋转的转子和固定的定子，所述转子和所述定子的其中一个设置于另一个的外侧，且所述转子和所述定子中的任意一个设置有电枢，另一个设置有励磁；逆变器装置，该逆变器装置包含驱动所述旋转电机的逆变器电路和控制所述逆变器电路的逆变器控制部；检测装置，该检测装置包含安装于所述旋转电机的测定对象物且谐振特性根据所述测定对象物的物理量的变化而变化的谐振电路部、以及发送所述谐振特性的第1天线；以及检测处理装置，该检测处理装置中，作为对从第2天线发送的发送电波的响应，从所述第1天线接收依赖于所述物理量的变化的所述谐振特性作为响应电波，根据所述谐振特性计算与所述物理量的当前值相对应的检测结果，通过比较所述检测结果是否在预先设定的允许范围内，从而检测所述测定对象物是否处于异常状态，所述逆变器控制部在从所述检测处理装置接收到表示检测出所述异常状态的异常状态信号时，对所述逆变器电路的输出进行控制，使得所述检测结果收敛在所述允许范围内。
发明效果
本发明中，使用谐振特性随着物理量的变化而变化的谐振电路部，在与谐振电路部之间利用天线收发电波，发送所设定的载波频率的发送电波，并且接收表示检测结果的响应电波，通过将检测结果与设定值进行比较，从而求得包括旋转电机中的过载状态在内的异常状态，根据异常状态控制旋转电机。由此，能以简单的结构检测物理量的极限，通过操作电流保护旋转电机。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机装置的示意性结构的框图。
图2是表示旋转电机的示意性结构的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式2的旋转电机装置的示意性结构的框图。
图4是表示本发明的实施方式3的旋转电机装置的示意性结构的框图。
图5是表示本发明的实施方式4的旋转电机装置的示意性结构的框图。
图6是表示本发明的实施方式5的旋转电机装置的示意性结构的框图。
图7是表示本发明的实施方式6的旋转电机装置的示意性结构的框图。
图8是表示本发明的实施方式7的旋转电机装置的示意性结构的框图。
图9是表示本发明的旋转电机装置的逆变器电路的电路结构的一个示例的图。
图10是表示本发明的旋转电机装置的控制部由硬件构成时的硬件结构的一个示例的图。
图11是表示本发明的旋转电机装置的控制部由软件构成时的硬件结构的一个示例的图。
具体实施方式
下面按照各实施方式并使用附图来说明本发明的旋转电机装置及旋转电机装置的控制方法。此外，在各实施方式中，用相同标号表示相同或相当部分，并省略重复说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1的旋转电机装置的示意性结构的框图。旋转电机装置大致包括旋转电机1以及逆变器装置3，该旋转电机1包含由检测装置10及检测处理装置20构成的物理量检测装置120，该逆变器装置3由逆变器电路31、逆变器控制部40、电流检测部32以及存储装置33构成。检测处理装置20可以设置于旋转电机1的外部。存储装置33可以设置于逆变器装置3的外部。
图2是表示旋转电机1的示意性结构的剖视图。从内侧起，由旋转轴101、以旋转轴101为轴而设置在同心圆上的内侧圆筒状构件102、外侧圆筒状构件103、旋转电机1的框架104构成。内侧圆筒状构件102及外侧圆筒状构件103中的任意一个是能以旋转轴101为轴进行旋转的转子，另一个是固定于框架104的定子。
图2示出内侧圆筒状构件102为转子的情况。在内侧圆筒状构件102为定子的情况下，没有旋转轴101，在图2的前后的部分存在与旋转轴101不同的转轴。在转子和定子中的任意一个设置有电枢，在另一个设置有励磁。用标号105示意性地表示每隔转角90°设置的电枢及励磁。为了检测温度、应变、应力等物理量，而将用10a－10e表示的检测装置10安装于旋转电机1的适当的部分。
在图1中，检测装置10由安装于旋转电机1的适当的被测定对象部分11a的检测设备12a、以及第1天线13构成。检测设备12a的谐振特性根据在被测定对象部分11a的物理量的变化而变化。检测设备12a与第1天线13相连接。
另一方面，检测处理装置20包括第2天线21、发送部22、接收部23、检测运算部24、比较判定部25以及存储部26。
逆变器装置3内的逆变器控制部40包含指令值生成部41、检测值换算部42、记录部43、设定值变更部44。逆变器控制部40对逆变器电路31进行开关控制。此外，逆变器装置3例如还包括：电流检测部32，该电流检测部32用于对来自逆变器电路31的电流进行反馈控制；以及存储装置33，该存储装置33用于预先存储表示所检测到的旋转电机的过载状态的数据。逆变器控制部40通常根据来自外部的驱动指令COM，对逆变器电路31进行驱动控制。
图1的实施方式中，例如将旋转电机1设为嵌入磁体同步电动机，将检测设备设为晶体振荡器12a。晶体振荡器12a对嵌入磁体同步电动机的转子中的励磁的磁体进行温度测定。而且，根据温度测定的结果，逆变器控制部40进行降额、数据存储。
晶体振荡器12a在内部包括谐振电路，构成谐振电路部REC。晶体振荡器12a安装于嵌入磁体同步电动机的转子中的励磁的磁体11a的表面，其安装位置对应于图2的标号10a的位置。
晶体振荡器12a的谐振特性根据从磁体11a接收到的温度或应力的变化而变化。因而，检测装置10根据晶体振荡器12a的谐振特性的变化，来检测温度或应力的变化。通过将晶体振荡器12a与第1天线13相连接并一体设置，从而构成检测装置10。
在定子侧设置有检测处理装置20，其设置位置例如对应于图2的标号20a或20b的位置。发送部22通过第2天线21发送所设定的载波频率的发送电波。与该发送相对应地，接收部23通过第2天线21接收从第1天线13发送来的表示物理量的变化的检测结果的响应电波。
检测运算部24基于由接收部23接收到的响应电波，根据需要进行各种检测、运算。作为一个示例，检测运算部24求出响应电波的频率。比较判定部25将由检测运算部24检测到的响应电波的频率与预先存储于存储部26的设定频率进行比较。
比较判定部25在表示磁体11a的温度的频率为预定的设定频率以上的情况下，判断为旋转电机1处于异常状态。而且，比较判定部25向逆变器装置3内的逆变器控制部40输出表示旋转电机1处于过载状态的降额信号DT。当输入降额信号DT时，逆变器控制部40对电流指令COI的值进行变更，以使得由电流检测部32检测到的逆变器电路31的输出电流值I为限制值以下。
比较判定部25在磁体11a的温度降低，由检测运算部24检测到的频率小于预定的设定频率时，将降额信号DT关断。
另外，比较判定部25将由检测运算部24检测到的频率FR与降额信号DT一起输出至逆变器控制部40。设置在逆变器控制部40内的记录部43将在从比较判定部25输入降额信号DT时接收到的频率FR或将频率FR换算成温度后得到的温度记录于存储装置33。
并且，记录部43将逆变器电路31所输出的电流值I超过限制值的期间内的电流值记录在存储装置33中。
检测值换算部42例如使用预先存储于存储装置33中的频率－温度换算表，将频率FR换算成温度。
另外，逆变器控制部40根据与来自检测处理装置20的过载状态信号相对应的降额信号DT，对从逆变器电路31输出并通电至电枢的电流的振幅、频率、相位中的任意一个以上进行变更。例如，考虑检测处理装置20基于检测装置10的检测结果，检测到由谐振特性的变化获得的温度为设定值以上的情况。在该情况下，逆变器控制部40减小通电至电枢的电流的振幅。
由此，根据实施方式1的旋转电机装置，通过用简单的结构检测物理量的极限，基于检测结果操作通电至电枢的电流，从而能对旋转电机进行保护。
实施方式2.
图3是表示本发明的实施方式2的旋转电机装置的示意性结构的框图。图3的实施方式中，例如将旋转电机1设为嵌入磁体同步电动机。谐振电路部REC由作为检测设备的热敏电阻12b和谐振电路14构成。通过将热敏电阻12b与谐振电路14相连接，将谐振电路14与第1天线13相连接并一体设置，从而构成检测装置10。
作为检测设备的热敏电阻12b对嵌入磁体同步电动机的定子的电枢的线圈温度进行测量。热敏电阻12b安装于定子的电枢的线圈11b，该安装位置对应于图2的标号10b。
检测装置10根据因热敏电阻12b的温度变化导致的电阻值变化从而引起谐振电路14的谐振特性的变化，检测电枢的线圈11b的温度变化。
设置于定子侧的检测处理装置20中的第2天线21、发送部22、接收部23的动作与上述实施方式1相同。检测运算部24求出响应电波的频率，并且根据下式求出Q值。
Q值＝ω0/(ω2－ω1)
ω0：谐振峰下的谐振频率
ω1：在谐振峰左侧振动能量为谐振峰的一半的频率
ω2：在谐振峰右侧振动能量为谐振峰的一半的频率
在存储部26中存储有预定的设定Q值。在作为表示线圈11b的温度的值而求出的Q值为预定的设定Q值以上的情况下，比较判定部25判断为旋转电机1处于异常状态。而且，比较判定部25向逆变器装置3内的逆变器控制部40输出表示旋转电机1处于异常状态的降额信号DT。
当输入降额信号DT时，逆变器控制部40对电流指令COI的值进行变更，以使得由电流检测部32检测到的逆变器电路31的输出电流值I为限制值以下。
在线圈11b的温度降低，由检测运算部24检测到的Q值小于预定的设定Q值时，比较判定部25将降额信号DT关断。
另外，比较判定部25将由检测运算部24检测到的Q值QV与降额信号DT一起输出至逆变器控制部40。设置在逆变器控制部40内的记录部43将在从比较判定部25输入降额信号DT时接收到的Q值或将Q值换算成温度后得到的温度记录于存储装置33。
并且，记录部43将逆变器电路31所输出的电流值I超过限制值的期间内的电流值以及此时从电压检测部34获取的逆变器电路31的输出的电压值V记录在存储装置33中。
检测值换算部42例如使用预先存储于存储装置33的Q值-温度换算表将Q值QV换算成温度。
另外，逆变器控制部40根据与来自检测处理装置20的过载状态信号相对应的降额信号DT，对从逆变器电路31输出并通电至电枢的电流的振幅、频率、相位中的任意一个进行变更。例如，考虑检测处理装置20基于检测装置10的检测结果，检测到由谐振特性的变化获得的温度为设定值以上的情况。在该情况下，逆变器控制部40减小通电至电枢的电流的振幅。
由此，根据实施方式2的旋转电机装置，能避免线圈11b的绝缘破坏。并且，根据实施方式2的旋转电机装置，不需要检测装置10与对地点位的绝缘，因此能高速并且准确地测量温度。
实施方式3.
图4是表示本发明的实施方式3的旋转电机装置的示意性结构的框图。图4的实施方式中，例如将旋转电机1设为嵌入磁体同步电动机。谐振电路部REC由作为检测设备的应变仪12c和谐振电路14构成。通过将应变仪12c与谐振电路14相连接，将谐振电路14与第1天线13相连接并一体设置，从而构成检测装置10。
作为检测设备的应变仪12c对转子的铁芯的应力集中部例如转子的铁芯桥部的应力进行测量。应变仪12c安装于转子的铁芯桥部11c，该安装位置对应于图2的标号10c的位置。
检测装置10根据因应变仪12c的应变量变化导致的电阻值变化从而引起谐振电路14的谐振特性的变化，检测铁芯桥部11c的应力或应变。
设置于定子侧的检测处理装置20中的第2天线21、发送部22、接收部23的动作与上述实施方式1、2相同。检测运算部24求出响应电波的频率及Q值。
在存储部26中存储有预定的设定Q值。在作为表示铁芯桥部11c的应力的值而求出的Q值为预定的设定Q值以上的情况下，比较判定部25判断为旋转电机1处于异常状态。而且，比较判定部25向逆变器装置3内的逆变器控制部40输出表示旋转电机1处于异常状态的降额信号DT。
当输入降额信号DT时，逆变器控制部40对电流指令COI的值进行变更，以使得由旋转传感器15检测到的转速RPT为限制值以下。具体而言，例如，逆变器控制部40输出用于降低通电至电枢的电流的频率的电流指令COI。由此，能避免转子的铁芯被破坏。另外，为了检测旋转电机1的转子的转速，将旋转传感器15设置于旋转电机1侧。
在铁芯桥部11c的应力降低，由检测运算部24检测到的Q值小于预定的设定Q值时，比较判定部25将降额信号DT关断。
另外，比较判定部25将由检测运算部24检测到的Q值QV与降额信号DT一起输出至逆变器控制部40。设置在逆变器控制部40内的记录部43将在从比较判定部25输入降额信号DT时接收到的Q值或将Q值换算成温度后得到的应力存储于存储装置33。
并且，记录部43将旋转传感器15所输出的转速RPT超过限制值的期间内的转速记录在存储装置33中。
检测值换算部42例如使用预先存储于存储装置33的Q值-应力换算表将Q值QV换算成应力。
另外，在比较判定部25中，当检测到的Q值为预先决定的设定Q值以上时，即当从谐振特性的变化中获得的应力为设定值以上时，上述说明中，输出用于降低通电至电枢的电流的频率的电流指令COI。然而，也可以输出用于降低通电至电枢的电流的振幅的电流指令COI。
由此，根据实施方式3的旋转电机装置，通过检测铁芯的应变，从而能确认转子的定子－转子间、磁槽等的间隙的变化，根据需要改变电流的振幅，维持转矩。
实施方式4.
图5是表示本发明的实施方式4的旋转电机装置的示意性结构的框图。图5的实施方式中，例如将旋转电机1设为嵌入磁体同步电动机。谐振电路部REC由作为检测设备的应变仪12c和谐振电路14构成。通过将应变仪12c与谐振电路14相连接，将谐振电路14与第1天线13相连接并一体设置，从而构成检测装置10。
作为检测设备的应变仪12c对旋转电机1的旋转轴101的应力、尤其是转矩进行测量。应变仪12c安装于旋转电机1的转子的旋转轴101，该安装位置对应于图2的标号10d的位置。
图5中，将旋转轴101作为旋转轴11d示出。检测装置10根据因应变仪12c的应变量变化导致的电阻值变化从而引起谐振电路14的谐振特性的变化，检测旋转轴11d的应变或应力或转矩。
设置于定子侧的检测处理装置20中的第2天线21、发送部22、接收部23的动作与上述实施方式1～3相同。检测运算部24求出响应电波的频率及Q值。
在存储部26中存储有预定的设定Q值。在作为表示旋转轴11d的转矩的值而求出的Q值为预定的设定Q值以上的情况下，比较判定部25判断为旋转电机1处于异常状态。而且，比较判定部25向逆变器装置3内的逆变器控制部40输出降额信号DT。
当输入降额信号DT时，逆变器控制部40对电流指令COI的值进行变更，以使得由电流检测部32检测到的逆变器电路31的输出电流值I为限制值以下。具体而言，例如，逆变器控制部40降低通电至电枢的电流的振幅或频率。由此，能避免输入过大的转矩。
在旋转轴11d的转矩降低，由检测运算部24检测到的Q值小于预定的设定Q值时，比较判定部25将降额信号DT关断。
另外，比较判定部25将由检测运算部24检测到的Q值QV与降额信号DT一起输出至逆变器控制部40。设置在逆变器控制部40内的记录部43将在从比较判定部25输入降额信号DT时接收到的Q值或将Q值换算成转矩后得到的转矩记录于存储装置33。
检测值换算部42例如使用预先存储于存储装置33的Q值-转矩换算表将Q值QV换算成转矩。
此外，逆变器控制部40内的设定值变更部44对旋转轴11d的转矩即应力为设定值以上的次数进行计数。而且，在计数值超过设定次数时，设定值变更部44将存储于检测处理装置20内的存储部26的转矩的设定值更新为更低的值。
由此，根据实施方式4的旋转电机装置，通过预先对应力为设定值以上的次数进行计数，从而能考虑到过剩负载的频度来进行控制。另外，该设定值变更部44的功能能适用于各实施方式。
实施方式5.
图6是表示本发明的实施方式5的旋转电机装置的示意性结构的框图。图6的实施方式中，例如将旋转电机1设为嵌入磁体同步电动机。谐振电路部REC由作为检测设备的加速度传感器12d构成。加速度传感器12d在内部包含有谐振电路，构成谐振电路部REC。通过将加速度传感器12d与第1天线13相连接并一体设置，从而构成检测装置10。
作为检测设备的加速度传感器12d对旋转电机1的框架11e的加速度进行测量。加速度传感器12d安装于旋转电机1的框架104，该安装位置对应于图2的标号10e的位置。
图6中，将框架104作为框架11e示出。检测装置10根据因加速度传感器12d的静电电容或者电阻值的变化引起的谐振特性的变化，检测框架11e的加速度。通过检测振动，从而能减小噪音，避免由于加振引起的破坏。
设置于定子侧的检测处理装置20中的第2天线21、发送部22、接收部23的动作与上述各实施方式1至4相同。检测运算部24求出表示框架11e的加速度的变化的响应电波的频率。
在存储部26中存储有预定的设定频率值。在作为表示框架11e的振动的值而求出的频率值为预定的设定频率值以上的情况下，比较判定部25判断为旋转电机1处于异常状态。而且，比较判定部25向逆变器装置3内的逆变器控制部40输出降额信号DT。
当输入降额信号DT时，逆变器控制部40对电流指令COI的值进行变更，以使得由电流检测部32检测到的逆变器电路31的输出电流值I为限制值以下。具体而言，例如，逆变器控制部40降低通电至电枢的电流的振幅或频率。由此，能抑制框架11e的振动，减小噪音，避免由于加振引起的破坏。
在框架11e的振动降低，由检测运算部24检测到的Q值小于预定的设定Q值时，比较判定部25将降额信号DT关断。
另外，比较判定部25将由检测运算部24检测到的频率FR与降额信号DT一起输出至逆变器控制部40。设置在逆变器控制部40内的记录部43将在从比较判定部25输入降额信号DT时接收到的频率或将频率换算成加速度后得到的加速度记录于存储装置33。
检测值换算部42例如使用预先存储于存储装置33中的频率－加速度换算表，将频率FR换算成加速度。
实施方式6.
图7是表示本发明的实施方式6的旋转电机装置的示意性结构的框图。图7的实施方式中，例如将旋转电机1设为嵌入磁体同步电动机。谐振电路部REC由作为检测设备的电阻值变化型的加速度传感器12dd和谐振电路14构成。通过将加速度传感器12dd与谐振电路14相连接，将谐振电路14与第1天线13相连接并一体设置，从而构成检测装置10。
作为检测设备的加速度传感器12dd对旋转电机1的旋转轴101的振动、尤其是谐振作为加速度进行测量。加速度传感器12dd安装于旋转电机1的转子的旋转轴101，该安装位置对应于图2的标号10d的位置。
图7中，将旋转轴101作为旋转轴11d示出。另外，也可以将加速度传感器12dd设置于与旋转轴101一起振动的转子以代替旋转轴101。
设置于定子侧的检测处理装置20中的第2天线21、发送部22、接收部23的动作与上述各实施方式1至5相同。检测运算部24求出响应电波的频率及Q值。
在存储部26中存储有预先决定的设定Q值。在作为表示旋转轴11d的振动、谐振的值而求出的Q值为预定的设定Q值以上的情况下，比较判定部25判断为旋转电机1处于异常状态。而且，比较判定部25向逆变器装置3内的逆变器控制部40输出降额信号DT。
当输入降额信号DT时，逆变器控制部40对电流指令COI的值进行变更，以使得由电流检测部32检测到的逆变器电路31的输出电流值I为限制值以下。具体而言，例如，逆变器控制部40降低通电至电枢的电流的频率或振幅。由此，能避免轴共振的危险转速。由于了解了转子的动作，从而轴向的振动、径向的振动会发生变化。
另外，比较判定部25可以向逆变器控制部40输出升压信号BO，来代替降额信号DT。在输入升压信号BO时，逆变器控制部40例如对电流指令COI的值进行变更以增大电流值或振幅，使得逆变器电路31的输出电流值I达到增加了预先决定的规定值后得到的值。由此，即使增大逆变器电路31的输出的电流值，也能改变转子的动作。
另外，将降额信号DT及升压信号BO设为异常显示信号。
在旋转轴11d的振动、谐振减小，由检测运算部24检测到的Q值小于预定的设定Q值时，比较判定部25将降额信号DT或升压信号BO关断。
另外，比较判定部25将由检测运算部24检测到的Q值QV与降额信号DT或升压信号BO一起输出至逆变器控制部40。设置在逆变器控制部40内的记录部43将在从比较判定部25输入降额信号DT或升压信号BO时接收到的Q值或将Q值换算成加速度后得到的加速度存储于存储装置33。
检测值换算部42例如使用预先存储于存储装置33的Q值-加速度换算表将Q值QV换算成加速度。
实施方式7.
图8是表示本发明的实施方式7的旋转电机装置的示意性结构的框图。图8的实施方式中，例如将旋转电机1设为嵌入磁体同步电动机。谐振电路部REC由作为检测设备的磁电转换元件12e和谐振电路14构成。通过将磁电转换元件12e与谐振电路14相连接，将谐振电路14与第1天线13相连接并一体设置，从而构成检测装置10。磁电转换元件12e例如是霍尔元件、TMR(隧道磁阻效应)元件、GMR(巨磁阻效应)元件等。
作为检测设备的磁电转换元件12e对嵌入磁体同步电动机的磁体11a(励磁)所形成的磁场和线圈(电枢)所形成的磁场的合成值进行测量。磁电转换元件12e安装于旋转电机1的转子的磁体，该安装位置对应于图2的标号10a的位置。线圈(电枢)例如是在图2的外侧的定子侧的四方用标号105表示的部分。
检测装置10根据因磁电转换元件12e的电阻值的变化引起的谐振电路14的谐振特性的变化，检测磁通密度。更详细地说，磁电转换元件12e被称为霍尔元件，若施加磁场则产生电压。因而，当施加磁场时，磁电转换元件12e的电阻值相对减小。
设置于定子侧的检测处理装置20中的第2天线21、发送部22、接收部23的动作与上述各实施方式1至6相同。检测运算部24求出表示所检测到的磁场的变化的频率及Q值。检测运算部24还根据由电流检测部32检测到的通电电流计算线圈(电枢)所形成的磁场。这里，可以将表示由电流检测部32检测到的通电电流和线圈(电枢)所形成的磁场之间的关系的表格存储于存储部26，检测运算部24可以使用表格求出磁场。而且，检测运算部24基于线圈(电枢)所形成的磁场来推定磁体(励磁)的磁场。而且，检测运算部24求出与所推定的磁体(励磁)的磁场对应的Q值的阈值。
在作为表示所检测到的磁场的磁力的值而求出的Q值为Q值的阈值以下的情况下，比较判定部25判断为旋转电机1处于异常状态。而且，比较判定部25向逆变器装置3内的逆变器控制部40输出降额信号DT。
当输入降额信号DT时，逆变器控制部40对电流指令COI的值进行变更，以使得由电流检测部32检测到的逆变器电路31的输出电流值I为限制值以下。具体而言，例如，逆变器控制部40输出用于降低通电至电枢的电流的振幅或者将电流相位减小至规定值以下的电流指令COI。由此，例如能避免磁体中的消磁。
在所检测到的磁场增加，由检测运算部24检测到的Q值大于设定Q值时，比较判定部25将降额信号DT关断。
另外，比较判定部25将由检测运算部24检测到的Q值QV与降额信号DT一起输出至逆变器控制部40。设置在逆变器控制部40内的记录部43将在从比较判定部25输入降额信号DT时接收到的Q值或将Q值换算成磁通密度后得到的磁通密度存储于存储装置33。
检测值换算部42例如使用预先存储于存储装置33的Q值-磁通密度换算表将Q值QV换算成磁通密度。
以上，对各实施方式进行了说明，但旋转电机1可以是电动机也可以是发电机。此外，以旋转电机1是嵌入磁体同步电动机为例进行了说明，但旋转电机1也可以是感应电动机、同步磁阻电动机、开关磁阻电动机等。在各实施方式中，旋转电机1通过逆变器电路31供电或再生。而且，例如图9中所例示的具有桥式电路的逆变器电路31的开关元件Sw能由自熄型半导体开关元件构成。而且，能将谐振电路部RES的谐振频率设定为高于逆变器装置3中的载波频率。由此，能避免由于载波噪音引起的误动作及噪音叠加。
此外，能将谐振电路部RES的谐振频率设定为高于旋转电机1的最高转速下的旋转频率的极对数倍的频率。由此，能避免由于电枢的磁通导致的误动作及噪音叠加。
此外，逆变器控制部40内的记录部43也能检测装置10检测到的物理量被检测处理装置20判定为设定值以上的次数存储于存储装置33。由此，能记录旋转电机1各部分的过载状态，能在维护时根据存储装置33的数据，适当加强、更换部件，对装置进行维护。
此外，各实施方式中，由计算机或数字电路构成旋转电机1的检测处理装置20内的检测运算部24、比较判定部25及存储部26、逆变器装置3内的逆变器控制部40以及存储装置33的部分。
关于这一点，实现上述功能的处理电路可以是专用硬件，也可以是执行存储于存储器的程序的CPU(也称为Central Processing Unit、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微机、处理器、DSP)来构成。
图10是示意性地表示由硬件构成上述功能时的硬件结构的图，图11是示意性地表示由软件构成上述功能时的硬件结构的图。在由图10所示的硬件构成了上述各部分的功能的情况下，处理电路1000相当于例如单一电路、复合电路、编程处理器、并联编程处理器、ASIC、FPGA或它们的组合。上述各部分的功能可以分别用处理电路来实现，也可以汇总各部分的功能由处理电路来实现。
在上述各部分的功能由图11所示的CPU构成的情况下，上述各部分的功能通过软件、固件、或软件和固件的组合来实现。软件、固件等记述为程序，存储于存储器2100中。作为处理电路的处理器2000读取存储于存储器2100的程序并加以执行，从而实现各部分的功能。
也可以说这些程序是使计算机执行上述各部的步骤、方法的程序。此处，存储器2100例如指RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器、以及磁盘、软盘、光盘、压缩磁盘、小型磁盘、DVD等。
另外，对于上述各部分的功能，可以用专用硬件来实现一部分功能，并用软件或固件来实现一部分功能。
由此，处理电路可以利用硬件、软件、固件或它们的组合来实现上述各功能。另外，在硬件构成的情况下将处理所需的各种信息预先设定于电路，另外在软件构成的情况下将处理所需的各种信息预先存储于存储器。
此外，本发明不局限于上述各实施方式，并包含它们所有可能的组合。
标号说明
1 旋转电机
3 逆变器装置
10 检测装置
11 被测定对象部分
11a 磁体
11b 线圈
11c 铁芯桥部
11d 旋转轴
11e 框架
12a 晶体振荡器(检测设备)
12b 热敏电阻
12c 应变仪
12d、12dd 加速度传感器
12e 磁电转换元件
13 第1天线
14 谐振电路
15 旋转传感器
20 检测处理装置
21 第2天线
22 发送部
23 接收部
24 检测运算部
25 比较判定部
26 存储部
31 逆变器电路
32 电流检测部
33 存储装置
34 电压检测部
40 逆变器控制部
41 指令值生成部
42 检测值换算部
43 记录部
44 设定值变更部
101 旋转轴
102 内侧圆筒状构件
103 外侧圆筒状构件
104 框架
120 物理量检测装置。

Claims (19)

1.一种旋转电机装置，其特征在于，包括：
旋转电机，该旋转电机中，以旋转轴为轴而在同心圆上设有能以所述旋转轴为轴进行旋转的转子和固定的定子，所述转子和所述定子的其中一个设置于另一个的外侧，且所述转子和所述定子中的任意一个设置有电枢，另一个设置有励磁；
逆变器装置，该逆变器装置包含驱动所述旋转电机的逆变器电路和控制所述逆变器电路的逆变器控制部；
检测装置，该检测装置包含安装于所述旋转电机的测定对象物且谐振特性根据所述测定对象物的物理量的变化而变化的谐振电路部、以及发送所述谐振特性的第1天线；以及
检测处理装置，该检测处理装置中，作为对从第2天线发送的发送电波的响应，从所述第1天线接收依赖于所述物理量的变化的所述谐振特性作为响应电波，根据所述谐振特性计算与所述物理量的当前值相对应的检测结果，通过比较所述检测结果是否在预先设定的允许范围内，从而检测所述测定对象物是否处于异常状态，
所述逆变器控制部在从所述检测处理装置接收到表示检测出所述异常状态的异常状态信号时，对所述逆变器电路的输出进行控制，使得所述检测结果收敛在所述允许范围内。
2.如权利要求1所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述逆变器控制部根据来自所述检测处理装置的所述异常状态信号，对通电至所述电枢的电流的振幅、频率、相位中的任意一个以上进行变更。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述逆变器电路由自熄型半导体开关元件构成，
所述旋转电机通过所述逆变器电路供电或再生，
所述谐振电路部的谐振频率高于所述逆变器装置中的载波频率。
4.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述谐振电路部的谐振频率高于所述旋转电机的最高转速下的旋转频率的极对数倍。
5.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述谐振电路部由作为检测设备的晶体振荡器构成，
所述检测装置根据由所述晶体振荡器的温度或应力的变化引起的谐振频率的变化，来检测所述旋转电机的温度或应力的变化。
6.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述谐振电路部包括作为检测设备的热敏电阻以及与所述热敏电阻相连接的谐振电路，
所述检测装置根据因所述热敏电阻的温度变化导致的电阻值变化从而引起的所述谐振电路的谐振特性的变化，来检测温度的变化。
7.如权利要求5所述的旋转电机装置，其特征在于，
将所述检测设备安装于所述旋转电机的转子中所设置的励磁的磁体，
当所述检测处理装置根据所述检测装置的检测结果，检测到从谐振特性的变化获得的温度为设定值以上时，所述逆变器控制部减小通电至电枢的电流的振幅。
8.如权利要求5所述的旋转电机装置，其特征在于，
将所述检测设备安装于所述旋转电机的电枢的线圈，
当所述检测处理装置根据所述检测装置的检测结果，检测到从谐振特性的变化获得的温度为设定值以上时，所述逆变器控制部减小通电至电枢的电流的振幅。
9.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述检测装置的所述谐振电路部包括作为检测设备的应变仪以及与所述应变仪相连接的谐振电路，
所述检测装置根据因所述应变仪的应变量变化导致的电阻值变化从而引起的所述谐振电路的谐振特性的变化，来检测应力或转矩。
10.如权利要求9所述的旋转电机装置，其特征在于，
将所述应变仪安装于所述旋转电机的转子的铁芯的应力集中部，
当所述检测处理装置根据所述检测装置的检测结果，检测到从谐振特性的变化获得的应力为设定值以上时，所述逆变器控制部减小通电至电枢的电流的振幅或频率。
11.如权利要求9所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述逆变器控制部对所述应力为设定值以上的次数进行计数，在该次数超过设定次数时，将所述应力的设定值更新为更小的值。
12.如权利要求9所述的旋转电机装置，其特征在于，
将所述应变仪安装于所述旋转电机的转子的所述旋转轴，
当所述检测处理装置根据所述检测装置的检测结果，检测到从谐振特性的变化获得的转矩为设定值以上时，所述逆变器控制部减小通电至电枢的电流的振幅。
13.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述谐振电路部由作为检测设备的加速度传感器构成，
所述检测装置根据因所述加速度传感器的静电电容或电阻值的变化引起的谐振特性的变化，来检测加速度。
14.如权利要求13所述的旋转电机装置，其特征在于，
将所述加速度传感器安装于定子的框架，
当所述检测处理装置根据所述检测装置的检测结果，检测到从谐振特性的变化获得的加速度为设定值以上时，所述逆变器控制部减小通电至电枢的电流的振幅。
15.如权利要求13所述的旋转电机装置，其特征在于，
将所述加速度传感器安装于所述旋转电机的转子或旋转轴，
当所述检测处理装置根据所述检测装置的检测结果，检测到从谐振特性的变化获得的加速度为设定值以上时，所述逆变器控制部增大或减小通电至电枢的电流的振幅或频率。
16.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述谐振电路部包括作为检测设备的磁电转换元件以及与所述磁电转换元件相连接的谐振电路，
所述检测装置根据因所述磁电转换元件的电阻值的变化引起的所述谐振电路的谐振特性的变化，来检测磁通密度。
17.如权利要求16所述的旋转电机装置，其特征在于，
将所述磁电转换元件安装于设置在转子上的磁体，
当所述检测处理装置根据所述检测装置的检测结果，检测到从谐振特性的变化获得的磁通密度为设定值以下时，所述逆变器控制部减小通电至电枢的电流的振幅。
18.如权利要求1或2所述的旋转电机装置，其特征在于，
所述逆变器控制部将所述检测装置检测到的物理量被所述检测处理装置判定为设定值以上的次数存储于存储装置。
19.一种旋转电机的控制方法，其特征在于，
是在权利要求1所述的旋转电机装置中执行的旋转电机的控制方法，包括：
第1步骤，该第1步骤中，在所述检测处理装置中通过所述第2天线发送所述发送电波；
第2步骤，该第2步骤中，在所述检测装置中，当通过所述第1天线接收到所述发送电波时，作为对于所述发送电波的响应，通过所述第1天线将所述谐振特性作为响应电波进行发送；
第3步骤，该第3步骤中，在所述检测处理装置中，当通过所述第2天线接收到所述响应电波时，根据所述谐振特性计算与所述物理量的当前值相对应的检测结果；
第4步骤，该第4步骤中，通过比较所述检测结果是否在预先设定的允许范围内，从而检测出所述测定对象物是否处于异常状态；
第5步骤，该第5步骤中，在所述第4步骤中检测到所述异常状态时，将所述异常状态信号输出到所述逆变器控制部；以及
第6步骤，该第6步骤中，在所述逆变器控制部中，在接收到所述异常状态信号时，对所述逆变器电路的输出进行控制，以使得所述检测结果收敛在所述允许范围内。
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