CN117997168A - 电动机控制装置及电动机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机控制装置，其用于控制具有U相线圈、V相线圈及W相线圈的三相电动机，能够适当地判别三相电动机的锁定状态。电动机控制装置(1)包括：电流检测部(7)，其检测分别流过三相电动机(2)的U相线圈(3U)、V相线圈(3V)和W相线圈(3W)的电流；锁定状态检测部(8)，其根据电流检测部(7)的检测结果来检测三相电动机(2)的锁定状态；电动机控制部(5)，其在由锁定状态检测部(8)检测到三相电动机(2)处于锁定状态时使三相电动机(2)停止。锁定状态检测部(8)在流过U相线圈(3U)、V相线圈(3V)以及W相线圈(3W)中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，判别为三相电动机(2)处于锁定状态。

Description

电动机控制装置及电动机控制方法

技术领域

本发明涉及用于控制三相电动机的电动机控制装置。本发明还涉及用于控制三相电动机的电动机控制方法。

背景技术

以往，已知有直流电动机的驱动监视装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的驱动监视装置中，当预先设定的停止电流阈值以上的电流在直流电动机中持续流过锁定监视时间以上时，作为发生了直流电动机的输出轴锁定而直流电动机停止的直流电动机的锁定异常，停止向直流电动机提供电力。

另外，以往，已知有用于控制具有U相线圈、V相线圈以及W相线圈的三相电动机的电动机控制单元(例如，参照专利文献2)。专利文献2所记载的电动机控制单元包括：电动机控制部，其通过PWM信号来控制三相电动机的旋转；以及逆变器，其基于来自电动机控制部的输出信号，对U相线圈、V相线圈以及W相线圈施加驱动电压。逆变器包括用于U相线圈的开关元件、用于V相线圈的开关元件和用于W相线圈的开关元件。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2020-5377号公报

专利文献2：日本特开2022-141993号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本申请的发明人研究了在具有U相线圈、V相线圈以及W相线圈的三相电动机中，在成为三相电动机的输出轴锁定的三相电动机的锁定状态时，检测到三相电动机处于锁定状态，使向U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电力的提供停止。本申请的发明人在该研究过程中，在流过U相线圈的电流、流过V相线圈的电流和流过W相线圈的电流的合计值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定时间时，判别为三相电动机处于锁定状态。

但是，在该情况下，通过本申请的发明人的研究可知，即使在U相线圈、V相线圈以及W相线圈中的任一相的线圈中流过在三相电动机处于锁定状态时流过的大的电流，在三相的线圈中流过的电流的合计值也未必成为基准电流值以上，有可能无法适当地判别三相电动机的锁定状态。另外，如果不能适当地判别三相电动机的锁定状态，则开关元件因热的影响而损伤的可能性变高。

因此，本发明的技术问题在于提供一种用于控制具有U相线圈、V相线圈以及W相线圈的三相电动机的电动机控制装置，该电动机控制装置是能够适当地判别三相电动机的锁定状态的电动机控制装置。本发明的另一个技术问题是提供一种用于控制具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相电动机的电动机控制方法，该电动机控制方法能够适当地判别三相电动机的锁定状态。

解决技术问题的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的电动机控制装置是用于控制具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相电动机的电动机控制装置，其特征在于，包括：电流检测部，该电流检测部检测分别流过U相线圈、V相线圈和W相线圈的电流；锁定状态检测部，该锁定状态检测部基于电流检测部的检测结果来检测三相电动机的锁定状态；以及电动机控制部，该电动机控制部在由锁定状态检测部检测到三相电动机处于锁定状态时使三相电动机停止，当流过U相线圈、V相线圈和W相线圈中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，锁定状态检测部判别为三相电动机处于锁定状态。

在本发明的电动机控制装置中，当流过U相线圈、V相线圈和W相线圈中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，锁定状态检测部判别为三相电动机处于锁定状态。因此，在本发明中，在U相线圈、V相线圈和W相线圈中的任一相的线圈中流过三相电动机处于锁定状态时流过的大电流时，能够基于流过U相线圈、V相线圈和W相线圈中的任一相的线圈的电流，适当地判别三相电动机的锁定状态。

在本发明中，例如，基准电流值是在U相线圈、V相线圈以及W相线圈中流过的最大电流以下的值，基准持续时间被设定为超过下述时间的时间：在以三相电动机的通常使用时的最低转速使三相电动机旋转时并且在U相线圈、V相线圈以及W相线圈中流过最大电流时的、流过U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电流的绝对值成为基准电流值以上的时间。

另外，为了解决上述技术问题，本发明的电动机控制方法是一种用于控制具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相电动机的电动机控制方法，其特征在于，当流过U相线圈、V相线圈以及W相线圈中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，判别为三相电动机处于锁定状态，使三相电动机停止。

在本发明的电动机控制方法中，当流过U相线圈、V相线圈和W相线圈中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，判别为三相电动机处于锁定状态。因此，如果用本发明的电动机控制方法控制三相电动机，则在三相电动机处于锁定状态时流过的大电流流过U相线圈、V相线圈和W相线圈中的任一相的线圈时，能够基于流过U相线圈、V相线圈和W相线圈中的任一相的线圈的电流，适当地判别三相电动机的锁定状态。

发明效果

如上所述，在本发明的电动机控制装置中，能够适当地判别三相电动机的锁定状态。另外，如果用本发明的电动机控制方法控制三相电动机，则能够适当地判别三相电动机的锁定状态。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式的电动机控制装置的结构的框图。

图2是示出流过图1所示的U相线圈、V相线圈以及W相线圈的电流波形的一例的图。

图3是用于说明流过图1所示的U相线圈、V相线圈以及W相线圈中的任一个的电流成为基准电流值以上时的三相电动机的控制方法的一例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(电动机控制装置的结构)

图1是用于说明本发明的实施方式的电动机控制装置1的结构的框图。图2是示出流过图1所示的U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W的电流波形的一例的图。

本实施方式的电动机控制装置1是用于控制三相电动机2(以下称为"电动机2")的装置。电动机2是三相无刷电动机。电动机2包括转子和定子。转子具有永磁体。定子包括U相线圈3U、V相线圈3V及W相线圈3W、以及具有分别卷绕有U相线圈3U、V相线圈3V及W相线圈3W的凸极的定子铁芯。

在U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中，流过以正弦波状变动并且相位各错开120°的电流Iu、Iv、Iw(参照图2)。另外，在图2中，图示了在以电动机2的通常使用时的最低转速使电动机2旋转时，在U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中流过的电流的绝对值的最大值成为最大电流时的、流过U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W的电流Iu、Iv、Iw的波形。最大电流例如基于流过U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W的额定电流来规定。在本实施方式中，最大电流为额定电流的3倍的值。

电动机控制装置1包括：电动机控制部5，其控制电动机2的旋转；电动机驱动部6，其根据从电动机控制部5输出的控制信号，对U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W施加驱动电压；电流检测部7，其检测分别流过U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W的电流；以及锁定状态检测部8，其基于电流检测部7的检测结果，检测电动机2的锁定状态。另外，当电动机2处于锁定状态时，成为电动机2相对于电动机控制部5的控制信号的旋转困难的状态，电动机2的转速变得非常低，或者电动机2停止。

电动机驱动部6是伺服放大器或逆变器。电动机驱动部6具有MOSFET等开关元件。在电动机控制部5上电连接有用于检测电动机2的转子的旋转角度和旋转速度的编码器。电动机控制部5基于编码器的检测结果等对电动机驱动部6输出控制信号来控制电动机2的旋转。另外，电动机控制部5在由锁定状态检测部8检测到电动机2处于锁定状态时，对电动机驱动部6输出控制信号而使电动机2停止。

当流过U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，锁定状态检测部8判别为电动机2处于锁定状态。基准电流值为流过U相线圈3U、V相线圈3V及W相线圈3W的最大电流以下的值。例如，基准电流值为流过U相线圈3U、V相线圈3V及W相线圈3W的最大电流的70％～85％的电流值。用户通过在电动机控制装置1中设定针对最大电流的阈值来设定基准电流值。

基准持续时间被设定为超过下述时间的时间：在以电动机2的通常使用时的最低转速使电动机2旋转时并且在U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中流过的电流的绝对值的最大值成为最大电流时(即，在U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中流过最大电流时)的、流过U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W的电流的绝对值成为基准电流值以上的时间。

在决定基准持续时间时，首先，在以电动机2的通常使用时的最低转速使电动机2旋转时，对在U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中流过的电流的绝对值的最大值成为最大电流时的U相线圈3U的电流波形，设定用于设定基准电流值的阈值th(参照图2)。若设定阈值th，则确定U相线圈3U的电流值成为阈值th以上之后到成为阈值th以下为止的时间T(参照图2)。另外，将超过所确定的时间T的时间作为基准持续时间。例如，在电动机2的磁极数为5、最低转速为4rpm、阈值th为70％的情况下，时间T约为0.76秒，基准持续时间为2秒。基准持续时间由用户在电动机控制装置1中设定。

(电动机控制方法)

图3是用于说明在流过图1所示的U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一个的电流成为基准电流值以上时的电动机2的控制方法的一例的流程图。

当流过U相线圈3U、V相线圈3V和W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值成为基准电流值以上时，开始用于判别电动机2是否处于锁定状态的锁定状态判别控制。在锁定状态判别控制中，首先，在流过U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值成为基准电流值以上而开始锁定状态判别控制之后，若经过了规定的采样时间(在步骤S1中成为“是”)，则锁定状态检测部8判断流过成为基准电流值以上的U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值在经过了采样时间后是否小于基准电流值(步骤S2)。另外，采样时间是比基准持续时间充分短的时间。

在步骤S2中，在流过成为基准电流值以上的U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值经过采样时间后大于等于基准电流值的情况下，锁定状态检测部8判断在流过U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值成为基准电流值以上之后(即，锁定状态判别控制开始之后)是否经过了基准持续时间(步骤S3)。在步骤S3中，在经过了基准持续时间的情况下，锁定状态检测部8判别为电动机2处于锁定状态(步骤S4)，向电动机控制部5发送锁定状态检测信号。

接收到锁定状态检测信号的电动机控制部5对电动机驱动部6输出控制信号，使电动机2停止(步骤S5)。当电动机2停止时，锁定状态判别控制结束。另一方面，在步骤S3中，在未经过基准持续时间的情况下，将测定采样时间的计时器复位(步骤S6)，返回步骤S1。另外，在步骤S2中，在流过成为基准电流值以上的U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值在经过采样时间后小于基准电流值的情况下，锁定状态判别控制结束。

(本实施方式的主要效果)

如上所述，在本实施方式中，当流过U相线圈3U、V相线圈3V和W相线圈3W中的任一个的电流的绝对值成为基准电流值以上的状态持续了基准持续时间时，锁定状态检测部8判别为电动机2处于锁定状态。因此，在本实施方式中，在U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一相的线圈中流过在电动机2处于锁定状态时流过的大的电流时，能够基于在U相线圈3U、V相线圈3V以及W相线圈3W中的任一相的线圈中流过的电流，适当地判别电动机2的锁定状态。

(其他实施方式)

上述的方式是本发明的优选方式的一例，但并不限定于此，在不改变本发明的主旨的范围内能够进行各种变形实施。

标号说明

1电动机控制装置

2电动机(三相电动机)

3U U相线圈

3V V相线圈

3W W相线圈

5 电动机控制部

7 电流检测部

8 锁定状态检测部。

Claims (3)

1.一种电动机控制装置，

是用于控制具有U相线圈、V相线圈及W相线圈的三相电动机的电动机控制装置，其特征在于,包括：

电流检测部，该电流检测部检测分别流过所述U相线圈、所述V相线圈以及所述W相线圈的电流；

锁定状态检测部，该锁定状态检测部基于所述电流检测部的检测结果来检测所述三相电动机的锁定状态；以及

电动机控制部，该电动机控制部在由所述锁定状态检测部检测到所述三相电动机处于所述锁定状态时，使所述三相电动机停止，

当流过所述U相线圈、所述V相线圈以及所述W相线圈中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，所述锁定状态检测部判别为所述三相电动机处于所述锁定状态。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述基准电流值为流过所述U相线圈、所述V相线圈及所述W相线圈的最大电流以下的值，

所述基准持续时间被设定为超过下述时间的时间：在以所述三相电动机的通常使用时的最低转速使所述三相电动机旋转时并且在所述U相线圈、所述V相线圈以及所述W相线圈中流过所述最大电流时的、流过所述U相线圈、所述V相线圈以及所述W相线圈的电流的绝对值成为所述基准电流值以上的时间。

3.一种电动机控制方法，

是用于控制具有U相线圈、V相线圈以及W相线圈的三相电动机的电动机控制方法，其特征在于，

当流过所述U相线圈、所述V相线圈以及所述W相线圈中的任一个的电流的绝对值为规定的基准电流值以上的状态持续了规定的基准持续时间时，判别为所述三相电动机处于锁定状态，使所述三相电动机停止。