JP2005080450A - 集中巻回転電機システムおよびそれを用いたアクチュエータ並びにブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
集中巻回転電機の温度上昇を監視することは重要であるが、従来はセンサを取り付けて温度を測定する方法であった。本発明は、複数の巻線全てに温度センサを必要としない簡単なシステム構成で回転電機の温度上昇の監視をおこなうシステムおよびこれを用いたアクチュエータを提供することにある。
【解決手段】
インバータの出力により駆動され固定子には集中巻線を回転子には永久磁石を有する集中巻回転電機であって、前記集中巻回転電機の固定子各相の巻線電流と電圧から巻線温度を測定する温度測定手段と、前記集中巻回転電機が負荷状態でかつ回転停止の状態の前記各相電流と電圧からその後の巻線温度上昇を推定する温度上昇推定手段、から構成され、前記集中巻回転電機の温度上昇を監視することにある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、集中巻回転電機システムおよびこれを用いたアクチュエータ並びにブレーキシステムに関する。

特開２００２-６７９３２号公報 特開平１１-２３４９６４号公報

自動車の操作性向上、あるいは燃費向上、排気ガス対策が必要とされている。これを実現する一つの方法としてブレーキの電動化がある。従来油圧によるブレーキシステムでは運転中に常に従来の油圧を確保する必要があり、このため、大きなエネルギー消費が必要であった。また、油圧は電動に対して応答性が悪い等の欠点もあった。これを電動化することによって必要なときに電気モータを作動させればよいため、エネルギー消費を少なくすることが可能である。また、応答性の良い点は安全性の確保につながるので好ましい方式と言える。

代表的な電動ブレーキに対する公知技術には、前記特許文献１がある。ここでは、永久磁石回転電機を、変速機を介してブレーキパッドを動かし、ディスクロータをはさんでブレーキ力を確保する機構が開示されている。

前記特許文献１の記載によると、２系統電源のいずれから電源の供給を受けているかを検出してＰＷＭ周波数の変更などを行う制御手段について記載がある。ここでは、永久磁石回転電機が変速機を介してブレーキパッドを動かし、ディスクロータをはさんでブレーキ力を確保する機構が開示されている。

また、前記特許文献２の記載は、発熱体が集合する部位、例えば中性点近傍に一つの温度検出素子を設けることが開示されている。

前記アクチュエータ、特に、電動ブレーキ用駆動モータとしては、永久磁石式のブラシレスモータの使用が検討されている。特に、車両搭載の小型化を考えると集中巻の永久磁石回転電機が候補として開発が進められている。

前記の特許文献１の開示によれば、自動車用アクチュエータである電動ブレーキでは、ブレーキパッドを押してブレーキ力を発生しているアクチュエータの停止状態が、集中巻回転電機に大きな電流が流れて温度上昇が大きい状態となる。また、アンチスキッドブレーキ等の動作時には正負に高トルクを要求され、大きな電流が流れ、それによってアクチュエータの温度が大きく上昇する。これを保護する必要がある。

また、前記特許文献２によれば、平均的な温度上昇の測定には有用であるが、最高温度上昇の把握では不十分であり、また、温度測定素子を必須条件としている。

すなわちこれら回転電機はその使用状況により、過度の温度上昇から保護する必要がある。特に、自動車用アクチュエータ用として用いる回転電機の場合は次のような状態で使用されることが多い。（１）回転停止近傍における負荷状態で使用されることが多い。（２）小型軽量化のために電流密度を大きくとるため、急峻な温度上昇をきたすこと。（３）回転停止近傍では各相巻線に流れる電流が不均一になるため各相巻線の温度上昇が異なってくる。（４）運転範囲（トルク回転数）が広いこと。などがあげられ、このような条件で巻線の温度保護をするための温度検出素子を取り付けるにしても、素子の取り付け位置による精度の問題、あるいは引き出し線が多くなる等の問題がある。

また、前記の（３）のような理由によって、３相巻線の場合にはそれぞれの巻線温度を測定するために３箇所に温度検出素子を設ける必要がある、などの問題がある。
本発明は、前記の従来技術の問題点を除き、集中巻温度上昇監視装置を有する集中巻回転電機システムにおいて、特に簡単なシステム構成による集中巻温度上昇監視装置を有する集中巻回転電機システムおよびそれを用いたアクチュエータ並びにブレーキシステム等を提供することにある。

前記課題は以下の手段によって解決することができる。

集中巻で巻線が巻かれた固定子を有する回転電機と、前記回転電機の温度上昇を監視する温度上昇監視装置とを有するシステムであって、前記温度上昇監視装置が、前記巻線の電流から前記巻線の温度を測定する温度測定手段と、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線の電流から前記回転停止状態後の前記巻線の温度上昇を推定する温度上昇推定手段とから構成した集中巻回転電機システムにより、前記課題を解決することができる。

また、電源から供給された電力を所定の電力に変換し、これを前記回転電機に供給して前記回転電機を駆動する電力変換装置を有し、前記温度上昇監視装置は、前記電力変換装置に組み込まれていることにある。また、前記温度測定手段は前記巻線の電流の周波数よりも高い周波数の信号を前記巻線の電流に重畳する手段と、前記重畳された信号成分を前記巻線の電流から抽出して前記巻線の温度上昇を測定する手段を有することにある。

また、前記温度上昇推定手段は、前記巻線電流の周波数よりも高い周波数の信号が重畳された前記巻線の電流であると共に、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線電流の前記信号成分に基づいて前記回転停止後の前記巻線の温度上昇を推定することにある。また、前記温度測定手段に代えて前記巻線の外部から前記巻線の温度を測定する温度センサを有してなることにある。

また、被駆動体を駆動すると共に、集中巻で巻線が巻かれた固定子を有する回転電機と、電源から供給された電力を所定の電力に変換すると共に、前記変換された電力を前記回転電機に供給して前記回転電機の駆動を制御する制御装置を有するアクチュエータにおいて、前記回転電機の温度上昇を監視すると共に、前記巻線の電流から前記巻線の温度を測定する温度測定手段と、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線の電流から前記回転停止状態後の前記巻線の温度上昇を推定する温度上昇推定手段とを有する温度上昇監視装置を備え電動アクチュエータを構成する。

また、有限角度内の範囲を移動する被駆動体と、前記被駆動体を駆動すると共に、集中巻で巻線が巻かれた固定子を有する回転電機と、電源から供給された電力を所定の電力に変換すると共に、前記変換された電力を前記回転電機に供給して前記回転電機の駆動を制御する制御装置とを有するブレーキシステムにおいて、前記回転電機の温度上昇を監視すると共に、前記巻線の電流から前記巻線の温度を測定する温度測定手段と、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線の電流から前記回転停止状態後の前記巻線の温度上昇を推定する温度上昇推定手段とを有する温度上昇監視装置を備え、ブレーキシステムを構成することにある。

本発明によれば、回転停止状態近傍で動作することが多い回転電機の温度上昇を簡単な構成で測定あるいは推定できるので温度異常を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の集中巻温度上昇監視装置を有する集中巻回転電機システムを電動ブレーキに適用した場合について示している。直流電源１００等から電力供給を受け、インバータ駆動回路２０７、ＰＷＭ制御回路２０８を介して電動ブレーキ２０９のモータ端子であるＵ、Ｖ、Ｗに電力を供給する構成である。インバータ駆動回路２０７のゲート制御回路はマイクロコンピュータ等によって構成される。

一方、電動ブレーキ２０９のブラシレスアクチュエータの磁極位置検出器ＨＵ、ＨＶ，ＨＷ（後で説明する図３参照）からの信号Ａ_ｕ，Ａ_ｖ，Ａ_ｗを、角度変換器２００に取り込む。そして変換された角度信号θを電流指令変換器２０１に入力する。磁極位置検出器ＨＵ、ＨＶ，ＨＷで検出された３相の磁極位置信号をもとに、角度変換器２００では回転子の位置θを算出する。

電流指令変換器２０１にはブレーキ力の要求に応じた指令電流Ｉ_Sが入力される。この電流指令Ｉ_Sは、先に算出された位置θによって各３相の電流指令にそれぞれ位相差を有する形（Ｉ_SU,Ｉ_SV,Ｉ_SW）に電流指令変換器２０１内で変換される。

つまり（１）〜（３）式で表される電流指令信号に変換される。
Ｉ_SU＝Ｉ_S ＳＩＮ（θ） ……（１）
Ｉ_SV＝Ｉ_S ＳＩＮ（θ−２π／３） ……（２）
Ｉ_SW＝Ｉ_S ＳＩＮ（θ−４π／３） ……（３）
これらの各３相の電流指令信号Ｉ_SU,Ｉ_SV,Ｉ_SWは電流制御手段２０２に入力される。電流制御手段２０２は、その電流指令入力に応じた出力電圧Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ、Ｖ_ｗをインバータ駆動回路２０７に出力し、ＰＷＭ制御回路２０８を経由して電動ブレーキ装置２０９に出力する。

電動ブレーキ装置２０９のブラシレスアクチュエータ１は、インバータ駆動回路２０７、ＰＷＭ制御回路２０８の出力により駆動される。また、ＰＷＭ制御回路２０８による駆動出力電流は、電流トランスＣＴによりＩ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗが検知される。その検知された検知電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗは、電流制御手段２０２にフィードバックされるので、その電流指令の制御値に合致するようにブラシレスアクチュエータの電流制御、つまりトルク制御が行なれる。また、図１に示すように、検知電流Ｉｕ，Ｉｖ、Ｉｗは温度上昇監視装置２０３にも入力される。

温度上昇監視装置２０３は電圧電流検出手段２０４と重畳電流発生手段２０５と温度演算手段２０６とを備える。そして、必要に応じて電流制御系２０２の出力電圧および電動ブレーキ装置２０９の駆動電流を電圧電流検出手段２０４に取り込む。

本発明では、基本的には、ブラシレスアクチュエータの低速駆動時の電圧に余裕のある区間において、重畳電流発生手段２０５によって、各相に駆動状態における巻線の温度を求めるために、加算手段１０ｕ，１０ｖ、１０ｗにより、駆動電流と異なる微小な温度検出電流（巻線抵抗検出用電流）Ｉ_ｍｕ、Ｉ_ｍｖ、Ｉ_ｍｗを各相の指令電流Ｉ_ｓｕ、Ｉ_ｓｖ、Ｉ_ｓｗに重畳する。そして、電流制御手段２０２は、この重畳された電流Ｉ_ａｕ、Ｉ_ａｖ，Ｉ_ａｗによりブラシレスアクチュエータ１の制御を行う。重畳される温度検出用の電流Ｉ_ｍｕ、Ｉ_ｍｖ、Ｉ_ｍｗは、ＰＷＭにより制御される電流の周波数よりも大きい周波数が選択される。例えば、２００Ｈｚ〜４００Ｈｚの周波数の電流が選択される。そして、この周波数信号が重畳された電圧と電流すなわち、電圧Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ、Ｖ_ｗおよび電流Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗから、各相の巻線抵抗値を電圧電流検出手段２０４により求めることができる。

具体的には、例えば図２に示すように、フィルタ５０ａ（Ｆ_Ｖ）、５０ｂ（Ｆ_Ｉ）を用いて各相の指令電流に温度検出用として重畳した周波数成分の電圧および電流を検出する。そして抵抗演算手段５２により抵抗を求める（抵抗演算手段５２については後述の図６により説明する）。前記のように、この温度検出用の電流の周波数は、電動ブレーキ装置２０９が駆動される電流の周波数よりも大きい値が選定されるが、あまり大きいと、巻線のインダクタンスの影響が大きくなり、誤差の要因ともなる。したがって、駆動電流周波数と識別できる範囲での周波数が選定され、重畳される。そして、電圧信号Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ、Ｖ_ｗおよび電流信号Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗから、各相巻線の抵抗値を把握することができる。

また、電流印加手段２０５は、発振器５４と３相電流生成手段５６とから構成される。周波数は前記のようにインバータ駆動周波数よりも高い周波数が選択される。そして３相電流生成手段５６により生成された測定用信号Ｉ_ｍｕ、Ｉ_ｍｖ、Ｉ_ｍｗはその重畳手段１０ｕ、１０ｖ、１０ｗに出力される。

図３には、電動ブレーキに適用した場合の制御対象である電動ブレーキ装置に使用するブラシレスアクチュエータ（回転機／モータ）１を示している。図３はそのブラシレスアクチュエータ１の断面構造を示している。ブラシレスアクチュエータ１は、固定子２と、回転子３とから構成され、固定子２は図示のように集中巻の巻線構造で、ここでは固定子突極４２が１２個、回転子の極数は８個の場合を示している。これらの極数は、その他の組み合わせであってもよい。

固定子２は、固定子鉄心４と固定子巻線５とを含み構成される。ここで、固定子鉄心４は、円環状のヨーク４１と固定子突極４２とからなり、複数の固定子突極４２の間には、固定子巻線５を収納するスロット４３が設けられている。

回転子３は、磁性体からなる回転子鉄心７とその外周に固着された永久磁石６（Ｎ．Ｓ）とを含み構成される。ここで、回転子３は図示せぬ支持機構を介して固定子２に回転可能に支承されている。

固定子鉄心４の固定子突極４２には固定子巻線５を有する第１の固定子突極４２Ａと、固定子巻線５を持たない第２の固定子突極４２Ｂとがある。さらに第２の固定子突極４２Ｂの空隙面には磁極位置検出器１１（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）を収納する磁極位置検出器のスロット４２Ｃが設けられている。このスロット４２Ｃは固定子鉄心４の打ち抜き時に一緒に加工することができる。この磁極位置検出器１１のスロット４２Ｃは３相の場合には一般的には３個を必要とし、磁極位置検出器１１も図示のように３個必要となる。各スロット４２Ｃの相対的な電気角はそれぞれ１２０度の位相差を有するように設ける必要がある。

回転子３の永久磁石６には円筒状の形状を有する例で示した。永久磁石は極異方性もしくはハルバック着磁（正弦波状着磁）等によって空隙面が正弦波状になるように構成されている。このような構成によれば、磁極位置検出器のスロット４２Ｃに配置された磁極位置検出器１１には回転子位置に応じた正弦波状の信号波形を得ることができる。この信号波形を例えばマイクロプロセッサのＡＤ変換器を介して取り込むことによって、容易に位置情報に変換することができる。また、この磁極位置検出器１１からの信号によりモータ（電動機）の回転停止を判定することができる。

このようなブラシレスアクチュエータ１にあっては、各相に誘起する電圧の波形も当然正弦波状信号を得ることができる。この正弦波誘起電圧に対して、回転子の位置に応じた正弦波電流を通電することで出力トルクの変動の少ないブレーキ駆動等に適したモータを提供することができる。上記のように磁極位置検出器１１（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）をモータ内に設け、１８０度通電の正弦波電流を通電することによって、トルク脈動が小さく、コンパクトな駆動システムを構成することができる。

以上は本発明対象の永久磁石ブラシレスモータの構造を示したが、本発明の対象はここに示した構造のみに限定されるものではなく、例えば、固定子突極数、回転子極数の選択は、図３に示したものに限られるものではない。また、磁極位置検出等も本方式に限定されるものではない。例えば、レゾルバ、エンコーダ等を用いても同様に構成することができる。また、固定子突極の全てに固定子巻線が巻回されていてもよい。

図４は本発明のブラシレスアクチュエータ１を搭載した電動ブレーキ装置の実施例の略断面図を示している。電動ブレーキ装置１００は、車軸１０２を支えている支持体であるアーム１０１にキャリパ本体１０４が固定され、一方、車軸１０２にはディスクロータ１０３が備えられている。このディスクロータ１０３の両側には図示せぬキャリアに軸方向に移動可能に支承されたブレーキパッド１０７ａ、１０７ｂが設けられている。ディスクロータ１０３がこれらブレーキパッド１０７ａ、１０７ｂに挟まれて押圧されることによって車軸１０２にブレーキ力を発生する。

また、ブラシレスアクチュエータ１は固定子巻線５を備えた固定子鉄心４と永久磁石６との電磁作用によってモータ回転部１１０（ここでは図３の７と同一）に回転トルクを発生させる。このトルクは回転を直動動作に変換する変換機構を含む変速機１０５を介してピストン１０８に推進力を与える。支持機構１０９，１１１によって移動可能に支持されたピストン１０８はディスクロータ１０３の両側からブレーキパッド１０７ａ、１０７ｂを介して押圧して挟むことによってブレーキ力を発生させる。上述したような構成を有するブラシレスアクチュエータ１を用いたことによって小型軽量、高精度、高応答の電動ブレーキ装置を提供することができる。

次に、停止時領域における温度の推定について図５により説明する。この領域では、電流の把握によって温度を積分推定する。図５の（ａ）に示すように時間ｔ１で負荷状態にあって回転停止状態に至ったとする。各相に流れる電流は、実質トルク指令である電流指令Ｉ_Ｓが同じであれば、ブラシレスアクチュエータ１の回転子位置に対して図５（a）のように正弦波状に変化する。また、電動ブレーキにおいてはブラシレスアクチュエータ１に大きな電流が流れる状態、すなわち回転停止状態が大半であり、この場合のブラシレスアクチュエータ１の固定子巻線５の温度上昇を把握することは、特に重要である。

例えば前記のように図５（a）のｔ１の位置で負荷状態で回転が停止に至った場合には、Ｖ相巻線は最大電流となり、その他のＵ，Ｗ相巻線の電流はその１／２の電流である。損失でいえば、電流の２乗に比例するためにＶ相巻線の温度上昇は他相の巻線の４倍の温度上昇となることが推定される。図５の（ｂ）のｔ１以降もその状態が継続した場合は、温度が上昇することになる。

本発明では、回転電機の低回転負荷のＡ領域と、ｔ１あるいはｔ１以降のＢ領域の二つに分けて温度測定と温度推定を行うことに特徴がある。Ａ領域では重畳した周波数成分の検出による温度測定領域であり、Ｂ領域はｔ１における温度の時間積分による温度上昇の推定をおこなう領域である。図５の（ｂ）によると、前記時間積分による温度推定値が実験値に近い値を示している。

そこで、前記図１の温度上昇監視装置２０３は、集中巻回転電機の固定子巻線に電流を流してその出力電圧と電流の関係から温度上昇を推定する温度上昇監視システムを回転電機システムに内蔵するものであって、各相巻線の基本温度測定手段と、さらに各相電流を測定して各相の温度上昇を推定する手段とを備えているものである。つまり、回転停止時近傍で、温度上昇監視装置２０３は電圧電流検出手段２０４と電流印加手段２０５と温度演算装置２０６とによって、各相巻線の抵抗を正確に把握することができる。この精度を向上させるためには電圧電流検出手段２０４の精度を向上させる必要がある。

前記電圧電流検出手段２０４は、回転停止時近傍のみ有効であり、他は飽和するような電圧のゲイン選定をすることによって固定子巻線の温度検出精度を向上させることができる。正確な基本温度測定ができれば、電流の把握によって温度上昇の正確な把握が可能である。特にその領域での動作時間は少ないために基本温度測定手段によって巻線温度を正確に把握することができる。

モータの端子電圧の把握として外部の電圧をマイクロコンピュータ内に取り込むときには、起動時近辺の電圧及び電流のゲインを低速時には一定となるように設定し、高速時には飽和するように設定すればよい。例えば図５の（Ｃ）のようなゲイン設定が望ましい。また点線で示したように極端にゲインを小さくする方法であってもよい。これによって低速回転における温度測定時の電圧の値は大きくなり、精度の良い温度測定ができる。

次に図１の温度上昇監視装置２０３はマイクロコンピュータ等で構成されるが、その処理フローについて図６により説明する。ステップ６２は、図１の電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、Ｖ_ｗおよびＩ_ｕ、Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを取り込む。そして、ステップ６４ではそのうちの重畳電流成分を抽出する（図２のフィルタ処理部分に対応）。ステップ６６では電動機の状態がほとんど停止している状態か（回転停止）どうかを、上述の磁極位置検出器１１の信号に基づいて回転子の位置θが変化しているか否かで判断する。低速ではあるが回転停止状態ではないと判断されたときは、ステップ６８で巻線の平均抵抗値から巻線の温度を推定する。いまステップ６４で抽出された電圧、電流から求めた抵抗値の平均値をＲｍとする。低速であっても回転中であれば、各巻線の抵抗値はほぼ等しいとみなすことができる。それをここではＲｍとしている。

その場合の巻線温度Ｔａは次の（４）式で演算することができる。

Ｔａ＝（Ｒ_ｍ／Ｒ_２０）・（２３４．５＋Ｔ_２０）―２３４.５ ……（４）
Ｒ_２０＝Ｔ_２０（２０℃）における巻線抵抗値
Ｒ_ｍ＝平均抵抗値
ステップ７０ではあらかじめ定められた温度Ｔｓｅｔと比較してＴａ＞Ｔｓｅｔのときはステップ８２でアラームの発生あるいは運転者に巻線温度が監視上限値を超えたことを知らせるなどの対策がとられる。

一方、前記ステップ６６でアクチュエータ用電動機が負荷状態でほとんど回転停止状態にあると判断された場合は、ステップ７２でその停止状態にあるときの各相の電流を検知する。例えば図５の（ａ）の場合、ｔ１ではＩ_ｖ＝２Ｉ_ｕ（ただし、Ｉ_ｕ＝Ｉ_ｗ）である。そこでｔ１における電圧電流からその後の巻線の温度上昇を推定することになる。Ｗ_ｕ＝Ｉ_ｕ ^２Ｒ_ｍ、Ｗ_ｖ＝Ｉ_ｖ ^２Ｒ_ｍ、Ｗ_ｗ＝Ｉ_ｗ ^２Ｒ_ｍをステップ７４で演算する。さらに前記Ｔ1以降の経過時間を考慮してステップ７６では∫Ｗ_ｕｄｔ、∫Ｗ_ｖｄｔ、∫Ｗ_ｗｄｔ、により巻線温度の時間積分推定をし、その中の最大値、（∫（Ｗ_ｕ、Ｗ_ｖ、Ｗ_ｗ）ｄｔ）ｍａｘをステップ７８で求める。この場合の積分時間は、予め定められた単位時間であり、この単位時間ごとに積分推定を繰り返すことになる。

前記図５の（ａ）の場合は当然∫Ｗ_ｖｄｔが最大値を示すことになる。そして、その最大値が予め定められたＴｓｅｔよりも大きいかどうかをステップ８０で判定し、大きいときは前記と同様にステップ８２の処理が行なわれる。もし、ステップ８０で推定した温度Ｔａ＜Ｔｓｅｔのときは積分推定を続ける方法と、ステップ６２に戻って再度温度推定処理を行う方法とがある。ステップ８４では回転停止の負荷状態が解除されたかどうかを判断する。もし、回転停止の負荷状態が解除されていなければステップ７６に戻って、再度予め定められた時間積分による温度推定を実行する。解除されているときはステップ６２の処理に戻る。

前記実施例では、温度センサを使用しない場合を示したが、例えば、図４に示したように、温度センサ１５（サーミスタ）を１個設けることによって低回転域における巻線温度を測定し、回転停止の状態の巻線温度を前記実施例のようにして時間積分推定とする方法と組み合わせることによって、巻線の温度上昇をさらに高精度に把握することができる。この温度センサ１５は、巻線の外部から巻線温度を測定するもので、サーミスタの他、熱電対等の温度検出素子を用いてもよい。

また、マイクロコンピュータで制御する制御装置においては、温度測定および演算を、制御周期の複数倍の周期に同期して行うことによって、マイクロコンピュータの負荷を軽減することが可能となる。また、本システムが特に有効になるのはブラシレスアクチュエータが有限角度内を動作するような制御対象の場合である。この制御対象が、例えば、ブラシレスアクチュエータのように回転停止近傍で働く電動ブレーキ、スロットルアクチュエータ、自動マニュアルトランスミッション用アクチュエータである場合には特に有効である。

また、本発明によれば、簡単な構成で回転電機の温度上昇を把握することができるので、温度上昇による回転電機の動作異常を回避することができる。なお、本実施例を１８０度通電のブラシレスモータの例で示したが、１２０度通電の場合より２相の電流が等しいことからより簡単に適用できる。また、温度センサを１個も使わない方式を示したが、基準となる温度センサを平均的な温度を示す中性点の位置に１個だけ配置し、回転停止負荷状態以降の温度推定は前記の温度推定をすれば、より検出精度の向上が期待できる。

本発明の温度監視装置を有する集中巻回転電機システムの概要を示す図である。 温度測定のために重畳した周波数成分の電圧電流検出手段の構成例を示す図である。 ブラシレスアクチュエータ用回転電機の構造を示す図である。 図３のアクチュエータを搭載した電動ブレーキの構成図である。 電流波形と温度測定あるいは推定領域を説明するための図である。 温度測定および推定処理フロー図である。

符号の説明

１…回転電機、２…固定子、３…回転子、４…固定子鉄心、５…固定子巻線、
６…永久磁石、７…回転子鉄心、１１…磁極位置検出器（ＨＵ、ＨＶ、ＨＷ）、４１…固定子ヨーク部、４２…固定子突極、４３…スロット、４２Ａ…第１の固定子突極、４２Ｂ…第２の固定子突極、４２Ｃ…磁極位置検出器のスロット、５０ａ、ｂ…フィルタ、１００…電動ブレーキ装置、１０１…支持部、１０２…車軸、１０３…ディスクロータ、１０４…キャリパ本体、１０５…変速機：回転―直動変換機構、１０６…爪部、１０７…制御対象のブレーキパッド、１０８…ピストン、１０９…支持部、１１０…モータ回転部、２００…角度変換器、２０１…電流指令変換器、２０２…電流制御手段、２０３…温度上昇監視装置、２０４…電圧電流検出手段、２０５…電流印加手段、２０６…温度演算手段、２０７…インバータ駆動回路、２０８…ＰＷＭ制御回路、２０９…電動ブレーキ装置。

Claims (7)

1. 集中巻で巻線が巻かれた固定子を有する回転電機と、前記回転電機の温度上昇を監視する温度上昇監視装置とを有するシステムであって、前記温度上昇監視装置が、前記巻線の電流から前記巻線の温度を測定する温度測定手段と、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線の電流から前記回転停止状態後の前記巻線の温度上昇を推定する温度上昇推定手段とを有してなることを特徴とする集中巻回転電機システム。
2. 請求項１において、電源から供給された電力を所定の電力に変換し、これを前記回転電機に供給して前記回転電機を駆動する電力変換装置を有し、前記温度上昇監視装置は、前記電力変換装置に組み込まれていることを特徴とする集中巻回転電機システム。
3. 請求項１において、前記温度測定手段は前記巻線の電流の周波数よりも高い周波数の信号を前記巻線の電流に重畳する手段と、前記重畳された信号成分を前記巻線の電流から抽出して前記巻線の温度上昇を測定する手段を有することを特徴とする集中巻回転電機システム。
4. 請求項１において、前記温度上昇推定手段は、前記巻線電流の周波数よりも高い周波数の信号が重畳された前記巻線の電流であると共に、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線電流の前記信号成分に基づいて前記回転停止後の前記巻線の温度上昇を推定することを特徴とする集中巻回転電機システム。
5. 請求項１において、前記温度測定手段に代えて、前記巻線の外部から前記巻線の温度を測定する温度センサを有してなることを特徴とする集中巻回転電機システム。
6. 被駆動体を駆動すると共に、集中巻で巻線が巻かれた固定子を有する回転電機と、電源から供給された電力を所定の電力に変換すると共に、前記変換された電力を前記回転電機に供給して前記回転電機の駆動を制御する制御装置を有するアクチュエータにおいて、前記回転電機の温度上昇を監視すると共に、前記巻線の電流から前記巻線の温度を測定する温度測定手段と、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線の電流から前記回転停止状態後の前記巻線の温度上昇を推定する温度上昇推定手段とを有する温度上昇監視装置を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
7. 有限角度内の範囲を移動する被駆動体と、前記被駆動体を駆動すると共に、集中巻で巻線が巻かれた固定子を有する回転電機と、電源から供給された電力を所定の電力に変換すると共に、前記変換された電力を前記回転電機に供給して前記回転電機の駆動を制御する制御装置とを有するブレーキシステムにおいて、前記回転電機の温度上昇を監視すると共に、前記巻線の電流から前記巻線の温度を測定する温度測定手段と、前記回転電機が負荷状態でかつ回転停止状態における前記巻線の電流から前記回転停止状態後の前記巻線の温度上昇を推定する温度上昇推定手段とを有する温度上昇監視装置を備えたことを特徴とするブレーキシステム。
   
   
   
   
   

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