JP2006050746A - 回転電機の温度予測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い精度によりコイルと積層コアの温度予測を達成することができる回転電機の温度予測装置を提供すること。
【解決手段】 コイル２と積層コア１による発熱体と、冷媒１，２と、を備えた同期多層モータＭにおいて、前記冷媒１の温度を測定する冷媒温度センサ１３と、同期多層モータＭへの電流指令値から銅損と鉄損を演算する銅損・鉄損演算装置１５と、前記冷媒温度センサ１３と銅損・鉄損演算装置１５によって得られた情報から、銅損と鉄損と冷媒温度の関数で、前記コイル２と前記積層コア１の温度を予測するコイル・積層コア温度予測演算装置１６と、を備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転電機の温度予測装置の技術分野に属する。

従来は発熱体はコイルのみ、冷媒は１つとしてコイルの温度を算出していた（例えば、特許文献１参照）。また、従来は代表点温度を計算し、それにある係数を乗ずることによりその他複数存在する発熱体の温度を算出していた（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２６８９８９号公報 特開平８−３３３７４号公報

しかしながら、従来の特開２００１−２６８９８９号公報に記載の装置にあっては、発熱体としてコイルのみを想定しているが、運転条件によっては積層コアなどの鉄損による発熱が支配的になることもあるため、温度予測の精度に欠ける、という問題があった。

また、従来の特開平８−３３３７４号公報に記載の装置にあっては、代表点温度を計算しているが、その他運転条件によって代表点温度とその他の温度の関係が異なるため、温度予測の精度に欠ける、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、高い精度によりコイルと積層コアの温度予測を達成することができる回転電機の温度予測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、コイルと積層コアによる少なくとも１つの発熱体と、少なくとも１つの冷媒と、を備えた回転電機において、
前記発熱体と前記冷媒のうち、少なくとも１つの温度を測定する温度センサと、
回転電機への電流指令値から銅損と鉄損を演算する損失演算手段と、
前記温度センサと損失演算手段によって得られた情報から、銅損と鉄損と冷媒温度の関数で、前記コイルと前記積層コアの温度を予測する温度予測演算手段と、
を備えた。

ここで、「銅損」とは、導体であるコイルに電流が流れることにより発生する損失をいい、「鉄損」とは、電磁鋼鈑を積層した積層コアに回転磁界を加えることにより発生する損失をいう。

よって、本発明の回転電機の温度予測装置にあっては、回転電機への指令電流値から銅損と鉄損と演算し、銅損と鉄損両方を想定しているため、コイルの発熱のみを想定するのに比べ、回転数が高い場合など幅広い運転条件において、精度の高いコイルと積層コアとの温度予測を達成することができる。

以下、本発明の回転電機の温度予測装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の温度予測装置が適用された２ロータ・１ステータの同期多層モータ（回転電機）を示す部分断面図である。
前記同期多層モータＭは、ステータＳを挟んで同心円状に、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、永久磁石を埋設したアウターロータORと、を同軸上に三層配置することで構成されている。

前記ステータＳは、積層コア１（発熱体）と、該積層コア１に巻き回したコイル２（発熱体）と、隣接するコイル２，２の間に配置されたステータ支持ボルト３，３と、前記ステータ構成要素１，２，３等により構成されるステータ骨格体を型枠に入れ、そこに樹脂を流し込んで成型した樹脂モールド４と、該樹脂モールド４により隣接するコイル２，２の間に形成した冷媒路５と、を有する。

前記インナーロータIRとアウターロータORは、異なる極対数の永久磁石を埋設していて、インナーロータIRとステータＳとの間にはラジアル方向のエアギャップ６を有し、アウターロータORとステータＳとの間にはラジアル方向のエアギャップ７を有する。すなわち、実施例１の同期多層モータＭは、前記冷媒路５を流通する冷媒１と、前記エアギャップ６，７による冷媒２と、を有する。

そして、前記コイル２に３相交流と６相交流とを複合させた複合電流を加えることで、インナーロータIRとアウターロータORとを独立に駆動制御する。ここで、複数のロータIR,ORを単一のステータＳにより駆動する場合、コイル２に複合電流を加えることで達成できる理由を簡単に説明する。
複数のロータを単一のステータにより駆動するためには、それぞれのロータ間にトルク干渉が発生してはならない。数学的に電圧と電流の周波数が異なる時には、それらの内積はゼロになり、電力が発生しないことが知られている。これは、電流と磁束においても言えることである。つまり、異なる極対数の磁石と電流では電磁力を生じさせない。複合した交流電流が適用された際に磁石極対数と同じ電流にのみ力を発生することを示す。これに対応して、このステータ電流ともう一方のロータは、異なる磁束分布を持ち部分的な駆動トルクは発生するが、モータ一周で完全に打ち消され、よってロータを駆動し得ない。以上の理由から、各ロータの磁石極対数を変え、コイルに異なる相による複合された交流電流を加えることで、２つのロータ間のトルクを非干渉に設計することができる。

図２は実施例１の温度予測装置を用いてモータ温度保護を行うモータ運転制御システムを示すブロック図である。
モータ運転制御システムは、同期多層モータＭと、インバータ１１と、バッテリ１２と、冷媒温度センサ１３と、電流検出装置１４と、銅損・鉄損演算装置１５（損失演算手段）と、コイル・積層コア温度予測演算装置１６（温度予測演算手段）と、モータ温度保護装置１７と、トルク・回転数制御装置１８と、を備えている。

前記インバータ１１は、インナーロータIRとアウターロータORとをモータとして用いる場合、バッテリ１２からの直流電流を、ステータＳのコイルに印加する３相交流と６相交流とを複合させた複合電流に変換し、インナーロータIRとアウターロータORとをジェネレータとして用いる場合、ステータＳのコイルに発生する３相交流と６相交流とを複合させた複合電流を、バッテリ１２へ充電する直流電流に変換する。勿論、インナーロータIRとアウターロータORのうち、一方をモータとして用い、他方をジェネレータとして用いることも出来る。なお、前記バッテリ１２は、前記インバータ１１からの動作指令に応じて、放電と充電を行う。

前記冷媒温度センサ１３は、前記冷媒路５を流通する冷媒１の温度を検出し、センサ信号をコイル・積層コア温度予測演算装置１６へ出力する。

前記電流検出装置１４は、前記インバータ１１と多層モータＭとを連結するパワーケーブルの間に介装され、同期多層モータＭへの電流指令値を検出し、検出値を銅損・鉄損演算装置１５へ出力する。

前記銅損・鉄損演算装置１５は、前記電流検出装置１４からの電流指令値に基づいて、同期多層モータＭのコイル２による銅損と、積層コア１による鉄損を演算し、その演算結果をコイル・積層コア温度予測演算装置１６へ出力する。

前記コイル・積層コア温度予測演算装置１６は、冷媒温度センサ１３からの冷媒温度情報と銅損・鉄損演算装置１５からの銅損・鉄損情報とに基づき、銅損と鉄損と冷媒温度の関数で、前記コイル２と前記積層コア１の温度を予測し、予測温度情報をモータ温度保護装置１７に出力する。

前記モータ温度保護装置１７は、コイル・積層コア温度予測演算装置１６からの予測温度情報に基づき、予測温度が同期多層モータＭの正常運転領域内である場合にはモータ運転の制限を行わず、また、予測温度が同期多層モータＭの正常運転領域を超える場合には、モータ運転の制限制御（温度上昇を抑制する制御）を行うための指令をトルク・回転数制御装置１８へ出力する。

前記トルク・回転数制御装置１８は、モータ温度保護装置１７からのモータ運転制限を受けていない場合、同期多層モータＭが搭載されている制御システム（例えば、ハイブリッド制御システムや電気自動車制御システムなど）からの要求トルクや要求回転数を得る制御指令を前記インバータ１１へ出力し、また、モータ温度保護装置１７からモータ運転制限を受けた場合、同期多層モータＭが搭載されている制御システムから要求されるトルクや回転数にかかわらず、同期多層モータＭを過熱から保護するための制御指令を前記インバータ１１へ出力する。

次に、作用を説明する。
［コイル温度と積層コア温度の予測演算］
実施例１のコイル・積層コア温度予測演算装置１６にて実行されるコイル温度と積層コア温度の予測作用について説明する。
図１に示す２ロータ・１ステータの同期多層モータＭのステータＳは、以下のようにモデル化できる。
ｑ_C−α_C-1・(Ｔ_C−Ｔ₁)−α_C-2・(Ｔ_C−Ｔ₂)＝０ …(1)
ｑ_T−α_T-1・(Ｔ_T−Ｔ₁)−α_T-2・(Ｔ_T−Ｔ₂)＝０ …(2)
ｑ_C＝ｑ_C−α_C-T(Ｔ_C−Ｔ_T) …(3)
ｑ_T＝ｑ_T＋α_C-T(Ｔ_C−Ｔ_T) …(4)

ここで、qは発熱量、Ｔは温度、αは等価熱抵抗値である。そして、下添え字Ｃはコイルを表し、下添え字Ｔは積層コアを表し、下添え字の数字１は冷媒１を表し、下添え字の数字２は冷媒２を表す。また、等価熱抵抗値αのハイフンを含む下添え字は、２つの物質間の熱抵抗値を表す。簡略化のため、冷媒分配の不均一による温度の不均一無いものとする。

前記コイル発熱量ｑ_Cと積層コア発熱量ｑ_Tは、電流の振幅と周波数の関数で計算されるか、または、コイル発熱量ｑ_Cと電流の関係と、積層コア発熱量ｑ_Tと電流の関係を予め実験により求めてマップ化し、このマップを使用して電流検出値（振幅と周波数）からコイル発熱量ｑ_Cと積層コア発熱量ｑ_Tを決めるようにしてもよい。

前記等価熱抵抗値αは、２つの物質間の温度差と、熱通過面積と冷媒までの距離と、その間に介在する物質の熱抵抗と、冷媒の流速とによって変化する値で、実験や解析によって得られた温度上昇曲線との合わせ込みによって決定することが可能である。

ここで、上記(1),(2),(3),(4)の式が表す意味について説明する。
(1)式は、コイル２から冷媒１への抜熱量と、コイル２から冷媒２への抜熱量とを、等価熱抵抗値αを用いて計算し、指令電流値から計算された銅損に基づくコイル発熱量ｑ_Cと、冷媒１，２によるコイル抜熱量と、が一致することを表す式である。
(2)式は、積層コア１から冷媒１への抜熱量と、積層コア１から冷媒２への抜熱量とを、等価熱抵抗値αを用いて計算し、指令電流値から計算された鉄損に基づく積層コア発熱量ｑ_Tと、冷媒１，２による積層コア抜熱量と、が一致することを表す式である。
(3)式は、コイル２と積層コア１との間の熱移動量を等価熱抵抗値αを用いて計算し、積層コア１への熱移動を再現しながらコイル発熱量ｑ_Cを求める式である。
(4)式は、コイル２と積層コア１との間の熱移動量を等価熱抵抗値αを用いて計算し、コイル２からの熱移動を再現しながら積層コア発熱量ｑ_Tを求める式である。

そして、上記(1),(2),(3),(4)の式を用いた計算により、コイル２と積層コア１との間の熱移動を再現しつつ、コイル温度Ｔ_Cと積層コア温度Ｔ_Tとの予測演算を行う。

［コイルと積層コアの温度予測作用］
まず、コイル２と積層コア１の温度予測計算の流れは、まず、式(1),(2)をコイル温度Ｔ_Cと積層コア温度Ｔ_Tについて解く。ここで、他の情報は既知であるが、温度情報については冷媒１の温度情報のみが得られることで、コイル２や積層コア１から冷媒２（エアギャップ）への抜熱量を、固定値（例えばゼロ）としてコイル温度Ｔ_Cと積層コア温度Ｔ_Tを求める。そして、式(1),(2)より得られたコイル温度Ｔ_Cと積層コア温度Ｔ_Tを用い、式(3),(4)にてコイル発熱量ｑ_Cと積層コア発熱量ｑ_Tを補正する。
上記計算処理を１つのサイクルとして、コイル温度Ｔ_Cと積層コア温度Ｔ_Tが収束するまで繰り返し計算することにより、コイル２と積層コア１との間の熱移動を再現しつつ、コイル２の温度と積層コア１の温度とが予測される。

すなわち、実施例１の温度予測装置によれば、同期多層モータＭへの指令電流値から銅損と鉄損と計算し、銅損と鉄損両方を想定しているため、コイルの発熱のみを想定するのに比べ、モータ回転数が高い場合など幅広い運転条件において、コイル２と積層コア１の温度を把握することができ、信頼性の高い運転制限制御が可能となる。

しかも、温度代表点と冷媒１，２との温度差と、熱通過面積と、冷媒１，２までの距離と、その間に介在する物質の熱抵抗と、冷媒１，２の流速とによって変化する等価熱抵抗値αによって抜熱量が計算されるため、温度センサが必ずしも直接コイル２や積層コア１の温度を監視している必要が無く、冷媒１のみの温度を冷媒温度センサ１３にて監視することにより、コイル２と積層コア１の両方の温度を予測演算できる。つまり、温度センサの数が少なく、構成が簡単で低コスト化を図ることができる。

加えて、発熱体であるコイル２と積層コア１同士の熱移動量は、発熱体の温度代表点同士の温度差と、熱通過面積と、冷媒１，２までの距離と、その間に介在する物質の熱抵抗と、冷媒１，２の流速とによって変化する等価熱抵抗値αから計算されるので、コイル２と積層コア１の温度がそれぞれ独立に計算される場合においても、熱移動量を算出することにより発熱体同士の相互作用を模擬することが可能となる。

次に、効果を説明する。
実施例１の同期多層モータＭの温度予測装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) コイル２と積層コア１による発熱体と、冷媒１，２と、を備えた同期多層モータＭにおいて、前記冷媒１の温度を測定する冷媒温度センサ１３と、同期多層モータＭへの電流指令値から銅損と鉄損を演算する銅損・鉄損演算装置１５と、前記冷媒温度センサ１３と銅損・鉄損演算装置１５によって得られた情報から、銅損と鉄損と冷媒温度の関数で、前記コイル２と前記積層コア１の温度を予測するコイル・積層コア温度予測演算装置１６と、を備えたため、高い精度によりコイル２と積層コア１の温度予測を達成することができる。

(2) 前記コイル・積層コア温度予測演算装置１６は、温度予測演算に用いる抜熱量を、温度代表点と冷媒１，２との温度差と、熱通過面積と冷媒１，２までの距離と、その間に介在する物質の熱抵抗と、冷媒１，２の流速とによって変化する等価熱抵抗値αから計算したため、温度センサの数が少なく構成が簡単で低コスト化を図りながら、コイル２と積層コア１の両方の温度を予測演算できる。

(3) 前記コイル・積層コア温度予測演算装置１６は、温度予測演算に用いる発熱体同士の熱移動量を、発熱体の温度代表点同士の温度差と、熱通過面積と冷媒１，２までの距離と、その間に介在する物質の熱抵抗と、冷媒１，２の流速とによって変化する等価熱抵抗値αから計算したため、コイル２と積層コア１の温度がそれぞれ独立に計算される場合においても、熱移動量を算出することにより、コイル２と積層コア１との相互熱移動作用を模擬することができる。

実施例２は、実施例１の同期多層モータＭのステータＳをモデル化するにあたって時間軸を加えた例である。なお、構成は図１及び図２に示す実施例１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
実施例２のコイル・積層コア温度予測演算装置１６にて実行されるコイル温度と積層コア温度の予測作用について説明する。
図１に示す２ロータ・１ステータの同期多層モータＭのステータＳは、実施例１のモデルに時間軸を加えて以下のようにモデル化できる。
ｑ_C−α_C-1・(Ｔ_C−Ｔ₁)−α_C-2・(Ｔ_C−Ｔ₂)＝β_C・(dＴ_C/dt) …(1')
ｑ_T−α_T-1・(Ｔ_T−Ｔ₁)−α_T-2・(Ｔ_T−Ｔ₂)＝β_T・(dＴ_T/dt) …(2')
ｑ_C ⁿ⁺¹＝ｑ_C ⁿ−α_C-T(Ｔ_C ⁿ−Ｔ_T ⁿ) …(3')
ｑ_T ⁿ⁺¹＝ｑ_T ⁿ＋α_C-T(Ｔ_C ⁿ−Ｔ_T ⁿ) …(4')
上式でβは等価熱容量を表す。この等価熱容量βは、コイル２と積層コア１の体積・密度・比熱とによって変化する。上添え字のｎ，ｎ＋１はタイムステップを表す。

計算の流れについては、コイル２と積層コア１のエンジンスタート時の初期温度は、冷媒温度の平均値として時間積分していく。そして、式(1'),(2')と１つ前のタイムステップの温度からコイル温度Ｔ_Cと積層コア温度Ｔ_Tが算出される。次に、式(3'),(4')にてコイル発熱量ｑ_Cと積層コア発熱量ｑ_Tが補正される。補正されたコイル発熱量ｑ_Cと積層コア発熱量ｑ_Tで次のタイムステップのコイル温度Ｔ_Cと積層コア温度Ｔ_Tが計算される。

したがって、実施例２では、コイル２と積層コア１の体積・密度・比熱とによって変化する値として等価熱容量βを与え、等価熱抵抗値αと等価熱容量βを用いて計算された抜熱量によってコイル温度Ｔ_Cの上昇率(dＴ_C/dt)と積層コア温度Ｔ_Tの上昇率(dＴ_T/dt)が計算されるので、ある所定時間後のコイル２と積層コア１との両方の温度予測演算が可能となる。こうすることにより、コイル２と積層コア１間の熱移動を再現しつつ、コイル２と積層コア１の温度を予測し、同期多層モータＭの運転を制御することが可能となる。

次に、効果を説明する。
実施例２の同期多層モータＭの温度予測装置にあっては、実施例１の効果に加えて、下記の効果を得ることができる。

(4) 前記コイル・積層コア温度予測演算装置１６は、温度予測演算に用いるコイル温度上昇率(dＴ_C/dt)と積層コア温度上昇率(dＴ_T/dt)を、コイルと積層コアの体積・密度・比熱とによって変化する値を等価熱容量βとして与え、等価熱抵抗値αと等価熱容量βを用いて計算された抜熱量によって計算したため、ある所定時間後のコイル２と積層コア１との両方の温度予測演算を行うことができる。

実施例３は、コイルと積層コアと冷媒１と冷媒２の温度を温度センサにより検出する用にした例である。

構成を説明すると、図３は実施例３の温度予測装置を用いてモータ温度保護を行うモータ運転制御システムを示すブロック図である。
モータ運転制御システムは、同期多層モータＭと、インバータ１１と、バッテリ１２と、コイル温度センサ１９と、積層コア温度センサ２０と、冷媒１温度センサ２１と、冷媒２温度センサ２２と、電流検出装置１４と、銅損・鉄損演算装置１５（損失演算手段）と、コイル・積層コア温度予測演算装置１６（温度予測演算手段）と、モータ温度保護装置１７と、トルク・回転数制御装置１８と、を備えている。

前記コイル・積層コア温度予測演算装置１６は、各温度センサ１９，２０，２１，２２からの温度情報と銅損・鉄損演算装置１５からの銅損・鉄損情報とに基づき、銅損と鉄損と各温度の関数で、前記コイル２と前記積層コア１の温度を予測し、予測温度情報をモータ温度保護装置１７に出力する。なお、他の構成については、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。

作用を説明すると、図１に示す２ロータ・１ステータの同期多層モータＭのステータＳをモデル化した計算式としては、上記実施例２で用いた式(1'),(2'),(3'),(4')を用い、時間積分をする。この時、コイル２と積層コア１の初期温度はエンジンスタート時のものではなく、コイル温度センサ１９と積層コア温度センサ２０によって検出されたある任意の時間の温度を初期温度とする。

すなわち、実施例３では、コイル温度上昇率(dＴ_C/dt)と積層コア温度上昇率(dＴ_T/dt)を時間積分することによりコイル２と積層コア１との両方の温度を予測演算するので、時系列で温度上昇曲線を計算することが可能となり、実施例２のように、エンジンスタート時からコイル２と積層コア１の温度を積分し続ける直線近似の場合に比べ、温度予測の精度が向上することになる。

次に、効果を説明する。
実施例３の同期多層モータＭの温度予測装置にあっては、実施例２の効果に加えて、下記の効果を得ることができる。

(5) 前記コイル・積層コア温度予測演算装置１６は、コイル温度上昇率(dＴ_C/dt)と積層コア温度上昇率(dＴ_T/dt)を時間積分することにより、コイル２と積層コア１との両方の温度を予測演算するため、時系列で温度上昇曲線を計算することが可能となり、実施例２に比べ、温度予測の精度の向上を図ることができる。

実施例４は、温度予測装置を適用する回転電機として、実施例１〜３にて示した同期多層モータＭに代え、ディスク型回転電機とした例である。

構成を説明すると、図４は実施例４の温度予測装置を適用したディスク型回転電機を示す断面図である。実施例４のディスク型回転電機は、回転軸４１と、ロータ４２と、ステータ４３と、回転電機ケース４４と、を備えていて、ディスク構造のロータ４２とステータ４３とは軸方向に対向配置されている。前記回転電機ケース４４は、フロント側サイドケース４４ａと、リヤ側サイドケース４４ｂと、両サイドケース４４ａ，４４ｂにボルト結合された外周ケース４４ｃにより構成されている。

前記回転軸４１は、フロント側サイドケース４４ａに設けられた第１軸受け４５とリヤ側サイドケース４４ｂに設けられた第２軸受け４６によって回転自在に支持されている。

前記ロータ４２は、前記回転軸４１に固定され、ステータ４３から与えられる回転磁束に対し、永久磁石４９に反力を発生させ、回転軸４１を中心に回転するように、回転軸４１に固定された電磁鋼鈑（強磁性体）によるロータベース４８と、前記ステータ４３との対向面に埋め込まれた複数の永久磁石４９と、を有して構成されている。前記複数の永久磁石４９は、隣接する表面磁極（Ｎ極，Ｓ極）が、互いに相違するよう配置されている。ここで、ロータ４２とステータ４３の間にはエアギャップ５０（冷媒２）と呼ばれる隙間が存在し、互いに接触することはない。

前記ステータ４３は、前記リヤ側サイドケース４４ｂに固定され、コイル５１（発熱体）と、積層コア５２（発熱体）と、バックコア５３と、を有して構成されている。前記コイル５１は、図外の絶縁紙または絶縁体を介し、積層コア５２に集中巻きされ、三相交流電流が印加される。また、ステータ４３は、そのバックコア５３を介して通じてリヤ側サイドケース４ｂに固定される。前記リヤ側サイドケース４ｂのバックコア５３に対応する位置には、ステータ４３を冷却するための冷媒ジャケット５４（冷媒１）が形成されている。

なお、他の構成については、実施例１〜３のいずれかの構成と同様であり、また、作用効果についても、実施例１〜３のいずれかの作用効果と同様である。

以上、本発明の回転電機の温度予測装置を実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、冷媒温度センサ１３は１つと書いてあるが、測温する箇所の数に応じて増やすことが可能である。

実施例１〜４では、コイルと積層コアによる発熱体の数が１で冷媒の数が２の例を示したが、例えば、発熱体の数が２で冷媒の数が１のものや、発熱体の数が２で冷媒の数が２のもの等、発熱体や冷媒の数は実施例１〜４に限定されるものではなく、さらに、発熱体や冷媒の種類も実施例１〜４に限定されない。

実施例１〜３では、温度予測装置を２ロータ・１ステータの同期多層モータＭへ適用する例を示し、実施例４では、温度予測装置を１ロータ・１ステータのディスク型回転電機へ適用する例を示した。しかし、具体的な回転電機については、これら実施例１〜４に示したものに限ったものではなく、発熱体としてコイルと積層コアを有する他の形式による様々なモータやジェネレータに適用することができる。

実施例１の温度予測装置が適用された２ロータ・１ステータの同期多層モータを示す部分断面図である。 実施例１の温度予測装置を用いてモータ温度保護を行うモータ運転制御システムを示すブロック図である。 実施例３の温度予測装置を用いてモータ温度保護を行うモータ運転制御システムを示すブロック図である。 実施例４の温度予測装置が適用された１ロータ・１ステータのディスク型回転電機を示す断面図である。

符号の説明

Ｍ 同期多層モータ
Ｓ ステータ
IR インナーロータ
OR アウターロータ
１ 積層コア（発熱体）
２ コイル（発熱体）
３ ステータ支持ボルト
４ 樹脂モールド
５ 冷媒路
１１ インバータ
１２ バッテリ
１３ 冷媒温度センサ
１４ 電流検出装置
１５ 銅損・鉄損演算装置（損失演算手段）
１６ コイル・積層コア温度予測演算装置（温度予測演算手段）
１７ モータ温度保護装置
１８ トルク・回転数制御装置
１９ コイル温度センサ
２０ 積層コア温度センサ
２１ 冷媒１温度センサ
２２ 冷媒２温度センサ

Claims (5)

1. コイルと積層コアによる少なくとも１つの発熱体と、少なくとも１つの冷媒と、を備えた回転電機において、
   前記発熱体と前記冷媒のうち、少なくとも１つの温度を測定する温度センサと、
   回転電機への電流指令値から銅損と鉄損を演算する損失演算手段と、
   前記温度センサと損失演算手段によって得られた情報から、銅損と鉄損と冷媒温度の関数で、前記コイルと前記積層コアの温度を予測する温度予測演算手段と、
   を備えたことを特徴とする回転電機の温度予測装置。
2. 請求項１に記載の回転電機の温度予測装置において、
   前記温度予測演算手段は、温度予測演算に用いる抜熱量を、温度代表点と冷媒との温度差と、熱通過面積と冷媒までの距離と、その間に介在する物質の熱抵抗と、冷媒の流速とによって変化する等価熱抵抗値から計算したことを特徴とする回転電機の温度予測装置。
3. 請求項１または２に記載の回転電機の温度予測装置において、
   前記温度予測演算手段は、温度予測演算に用いる発熱体同士の熱移動量を、発熱体の温度代表点同士の温度差と、熱通過面積と冷媒までの距離と、その間に介在する物質の熱抵抗と、冷媒の流速とによって変化する等価熱抵抗値から計算したことを特徴とする回転電機の温度予測装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転電機の温度予測装置において、
   前記温度予測演算手段は、温度予測演算に用いる温度代表点の温度上昇率を、コイルと積層コアの体積・密度・比熱とによって変化する値を等価熱容量として与え、等価熱抵抗値と等価熱容量を用いて計算された抜熱量によって計算したことを特徴とする回転電機の温度予測装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転電機の温度予測装置において、
   前記温度予測演算手段は、温度上昇率を時間積分することにより、コイルと積層コアとの両方の温度を予測演算することを特徴とする回転電機の温度予測装置。

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