JP2749755B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents
電動機の制御装置Info
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Description
るダイレクトドライブモータ等の電動機の制御装置に関
し、さらに詳細には、電動機の過負荷状態を検出して電
動機を停止させるための電動機の制御装置に関するもの
である。
モータに過負荷がかかったときに、モータを停止させて
モータの焼損を防止することが広く知られている。その
1つの方法として、過電流が流れたときに即時にモータ
を停止する方法が広く行われている。しかし、その方法
のみでは、過電流設定値が小さすぎると、スタート時等
にメカニカルロスを原因として過電流が流れた時にもモ
ータが停止してしまうため、通常は、過電流設定値は十
分な大きさで設定されている。そのため、過電流設定値
に近い電流により長時間連続運転等した場合に、モータ
が加熱してコイルが焼損することがあった。
の駆動電流供給回路にサーマルリレーを装入してモータ
の加熱温度を間接的にチェックする方法があったが、余
分な部品を必要としまた煩雑であった。そのため、サー
マルリレーを用いずに、制御ソフトを用いて過電流に近
い所定の電流値を越えた時間を加算して、加算した時間
が所定の時間を越えたときに、モータの過負荷状態を検
知して、モータを停止させる電動機の制御装置が特開平
2−146992号公報により提案されている。
術には次のような問題があった。 (1)過負荷状態を過電流に近い所定の電流値を越えた
時間の累計で検知しているため、長時間にわたって時間
が累計された場合等に、実際のモータが加熱状態ではな
いのに、電動機の制御装置によりモータが停止される場
合があった。そのため、製造ラインの稼働率を悪くして
いた。さらに、モータの種類が異なった場合、過電流に
近い所定の電流値を越えた時間の累計と過負荷状態との
関係が大きく異なるため、過電流に近い所定の電流値を
越えた時間の累計管理のみでは、モータの種類の要因を
十分考慮できず、過負荷状態を十分検知することができ
なかった。
所定の電流値を越えた時間を累積して、モータの過負荷
を検知してモータを停止していた。そのとき、モータが
停止された場合には、安全のためモータの制御装置の電
源をオフしてから、技術者がモータの過負荷原因を究明
するのが通常である。そして、原因究明して対策を施し
た後、再び電源を投入して運転を再開したときに、従来
の技術では、前回累積していた時間がクリアされてい
る。過負荷原因が完全に除去されている場合は問題ない
が、過負荷原因が残っている場合は、再び過電流に近い
所定の電流値を越えた時間が累積される。
ったときはモータの温度が加熱したままであり、過電流
に近い所定の電流値を越えた時間を累積した時間が所定
の値に達する前に、モータのコイルが焼損する問題があ
った。また、この問題は、過電流に近い所定の電流値を
越えた時間を累積管理する場合のみでなく、モータの温
度を演算して所定の温度を越えた場合にモータを停止さ
せる制御装置の場合も、全く同じである。
流が流れた場合に、電動機の温度を演算し電動機過負荷
状態を検知して、電動機を停止させる電動機の制御装置
を提供すること、さらに電源がオフされた場合でも電源
がオフされる前と連続的に電動機の過負荷状態を検知で
きる電動機の制御装置を提供することを目的とする。
に、本発明の電動機の制御装置は、電動機を駆動する駆
動回路と、駆動回路に流れる負荷電流を検出する負荷電
流検出手段と、前記負荷電流検出手段が検出した電流値
を一定の間隔でサンプリングしてA/D変換するA/D
コンバータと、前記A/D変換された電流値と前回演算
した電動機温度を用いて、電動機温度を演算する電動機
温度演算手段と、前記電動機温度演算手段により演算さ
れた電動機温度が所定の温度と等しくなったときに、駆
動回路への電流を遮断して電動機を停止させる電動機停
止手段とを有している。また、上記電動機において、電
源がオフした場合でも、前記演算された電動機温度の記
憶を保持する温度記憶保持手段を有している。
の駆動回路は、電動機に電流を流して電動機を駆動す
る。また、負荷電流検出手段は、駆動回路から電動機に
流れる負荷電流をアナログ値で検出する。また、A/D
コンバータは、前記負荷電流検出手段が検出した電流値
を一定の間隔でサンプリングしてA/D変換して8ビッ
トのデジタル値にする。また、電動機温度演算手段は、
前記A/D変換された電流値と前回演算した電動機温度
を用いて、電動機温度を演算する。このときに使用する
演算式は、モータ温度が電流値の一次遅れであると仮定
して求めた式であり、異なる種類のモータに対して、実
際の実験値より、ゲインと時定数とを求めて代入した演
算式を使用している。
演算手段により演算された電動機温度が所定の温度と等
しくなったときに、駆動回路への電流を遮断して電動機
を停止させる。これによって、電動機が過電流に近い電
流値で長い時間稼働することにより、電動機のコイルが
加熱して焼損するというトラブルを確実に回避すること
ができる。また、温度記憶保持手段は、電源がオフした
場合でも、前回の時に演算された電動機温度の記憶を保
持する。従って、再稼働した時に過負荷状態が続いた場
合でも、再び電動機の温度が所定の温度を越えるため、
電動機停止手段が速やかに電動機を停止される。
ータの制御装置を図面を用いて詳細に説明する。図1に
モータの制御装置の全体構成をブロック図で示す。ダイ
レクトドライブモータ14に、駆動回路であるインバー
タ回路13が3本の動力線により接続している。ダイレ
クトドライブモータ14の出力軸には、ダイレクトドラ
イブモータ14の回転角度を検出するためのエンコーダ
であるレゾルバ15が接続している。レゾルバ15に
は、レゾルバ15の出力を一定間隔でサンプリングして
デジタル量に変換するR/Dコンバータ16が接続して
いる。ダイレクトドライブモータ14とインバータ回路
13とを接続する3本の動力線のうちの2本に、動力線
を流れる電流値を検出する負荷電流検出手段である電流
検出回路17が接続している。電流検出回路17には、
電流検出回路17が検出した電流値を一定間隔でサンプ
リングして、8ビットのデジタル値に変換するA/Dコ
ンバータ18が接続している。
ンバータ回路13に過電流が流れたことを検知する過電
流検出回路19、および全体の制御を行うCPU20が
接続している。インバータ回路13の内部構成は、主電
源11から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整
流回路12、CPU20より指令を受けてダイレクトド
ライブモータ14へ供給する電流値を制御するベースド
ライブ制御回路27、ベースドライブ制御回路27の指
令により直流電流を交流電流に変換するインバータ26
とである。
ースドライブ制御回路27、過電流検出回路19、A/
Dコンバータ18、R/Dコンバータ16、表示装置で
あるLED24、I/O25、制御プログラム等を記憶
しているROM21、検知したデータ等を一時的に記憶
するRAM22が接続している。また、RAM22に
は、CPU20への図示しない電源がオフされた時にR
AM22に記憶されているデータを記憶保持させるため
の電源であるリチウム電池23が接続されている。
を説明する。図示しない中央制御装置よりの指令を受け
て、CPU20がベースドライブ制御回路27にダイレ
クトドライブモータ14の動作指令を与える。ベースド
ライブ制御回路27は、CPU20から与えられた指令
に基づいてインバータ26を制御してダイレクトドライ
ブモータ14に駆動電流を供給する。ダイレクトドライ
ブモータ14の回転は、レゾルバ15により検出されR
/Dコンバータ16によりデジタル値化されてCPU2
0にフィードバックされるため、CPU20は、ダイレ
クトドライブモータ14に所定の速度で回転させること
ができる。ダイレクトドライブモータ14のコイル等を
即時に焼損するような過電流がインバータ回路13に流
れた場合、過電流検出回路19が検知して、CPU20
にフィードバックされる。そして、CPU20は速やか
にダイレクトドライブモータ14への駆動電流の供給を
遮断してダイレクトドライブモータ14を停止する。こ
れによって、過電流によりダイレクトドライブモータ1
4が焼損することが防止される。
流に近い所定の電流が流れた場合の検出方法について、
図2のフローチャートを用いて説明する。本フローチャ
ートは、プログラム化されてROM21に記憶されてお
り、一定のサンプリング間隔毎に実行される。電流検出
回路17は、インバータ回路13からダイレクトドライ
ブモータ14に供給されている電流をアナログ値として
検出している。A/Dコンバータ18は、電流検出回路
17が検出したアナログ値を、一定のサンプリング間隔
で8ビットのデジタル値に変換して、CPU20に送信
している。
送られてくるダイレクトドライブモータ14に供給され
ている駆動電流をデジタルデータI(Z)として読み込
む(S1)。次に、前回演算したダイレクトドライブモ
ータ14の温度である温度上昇演算結果Z-1Y(Z)
を、RAM23から読み出す(S2)。停止されていた
後で運転が再開された場合にも、停止前にRAM23に
記憶されているモータの温度が読み出される。次に、I
(Z)およびZ-1Y(Z)を用いて、ダイレクトドライ
ブモータ14の温度を演算する(S3)。
イレクトドライブモータ14のコイルの温度上昇を一次
遅れ応答と仮定すると、 Y(S)=K・I2(S)/(1+TS) (1) ここで、Tは時定数、Kはゲイン、I(S)はコイルに
流れる電流、Y(S)はコイル温度である。(1)の式
を離散系に変換する。すなわち、S=(1−Z-1)/Δ
Tを(1)式に代入して整理すると、 Y(Z)={K・I2(Z)+Z-1Y・T/ΔT}/(1+T/ΔT) ・・・(2) となる。ここで、ΔTはサンプリング時間、Z-1Y
(Z)は前回のサンプリング時に演算したコイル温度で
ある。
れと仮定することにより、計算式を簡略化でき、計算速
度の向上と、システムの低コスト化を実現できた。ま
た、モータの演算されるコイル温度の上昇を、実験によ
り求めた実際のダイレクトドライブモータ14における
コイル温度の上昇より早めに上昇するように、ゲインK
および時定数Tを設定している。それは、コイルの焼損
が発生しないように安全率を含めているためである。図
4にコイルの温度上昇を示す。M2がダイレクトドライ
ブモータ14のコイル温度を実測した結果であり、M1
が同時に演算によりコイル温度Y(Z)を算出した結果
である。また、ゲインKおよび時定数Tを変化させるこ
とにより、モータの種類の変化によるモータの特性の違
いに対応することができるため、モータの種類が異なっ
てもコイルの焼損を確実に回避できる。
を続ける。演算したモータ温度Y(Z)をRAM22に
記憶した後(S3)、モータ温度Y(Z)が所定の温度
上限値Tmax に等しいかまたはそれ以上の場合(S4,
Y)、CPU20はコイルへの通電を停止する(S
5)。また、同時にLED24によりモータ温度上昇を
表示し、I/O25より中央制御装置にアラームを出力
する(S6)。モータ温度Y(Z)が所定の温度上限値
Tmax 未満である場合(S4,N)、S1へ戻る。
ータの制御装置によれば、前回演算したモータ温度と、
駆動回路に流れる電流値とを所定の演算式に代入して求
めたモータのコイルの温度上昇によりモータの過負荷状
態を検知しているので、モータの加熱状態を正確に把握
することができ、モータの過負荷状態が続くことにより
コイルが焼損する恐れを確実に回避することができる。
また、モータコイルの温度上昇を演算する演算式のゲイ
ンKと時定数Tを、実際の実験データにより決定してい
るので、モータの種類が変わった場合でも、モータの特
性に合わせてゲインKと時定数Tを変えることにより、
実際の温度上昇に安全率を見込んでモータへの通電を停
止でき、モータの焼損を確実に回避することができる。
した場合に記憶することの作用を説明する。図5に本実
施例のモータの制御装置において、CPU20への通電
がオフされた時にRAM22の記憶をバックアップする
リチウム電池23がない場合の作用を説明する。実線N
1が演算結果Y(Z)を示し、破線N2が実際のコイル
温度を示している。過負荷状態で運転した場合、A点で
演算結果Y(Z)が温度上限値Tmax を越えるので、C
PU20はコイルへの通電を停止し、LED24により
アラームを表示する。そして、B点でダイレクトドライ
ブモータ14への駆動電源を遮断している。この間、演
算結果Y(Z)は徐々に下がり、電源遮断時には、RA
M23に直前の演算結果が記憶される。
フして、トラブルの原因を究明しトラブル原因を除去す
る。そして、C点でCPU20の電源が再投入される
と、図5に示すように、演算結果Y(Z)はイニシャラ
イズされ0から開始する。そのため、実際のコイル温度
が十分下がっていない状態で、再び過負荷状態の運転が
続けられると、D点で実際のコイル温度N2がコイルの
最大定格を越えるため、コイルが焼損する。
U20へ供給される電源をオフした場合でも、リチウム
電池23にバックアップされたRAM22が前回の演算
結果Z-1Y(Z)を記憶しているので、図3に示すよう
に、トラブル修復後c点でCPU20の電源が再投入さ
れても、モータ温度の演算値L1がb点の値から始まる
ので、実際のコイル温度が十分下がっていない状態で、
再び過負荷状態で運転を続けても、d点でL1がTmax
を越えると、再びダイレクトドライブモータ14への通
電を遮断する。従って、実際のコイル温度L2がコイル
の最大定格Tc を越えることがなく、モータのコイルの
焼損を確実に防止することができる。
施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施例
に限定されることなく、色々な変形が可能である。例え
ば、CPU20への電源をオフする場合にRAM22に
バックアップ電源としてリチウム電池23を取り付ける
発明は、従来技術にそのままの形で応用することが可能
である。すなわち、従来技術において、制御ソフトを用
いて過電流に近い所定電流値を越えた時間を加算して、
加算した時間が所定の時間を越えたときに、モータの過
負荷状態を検知して、モータを停止させるモータの制御
装置において、加算した時間を記憶するRAM22にリ
チウム電池23を備える。上記構成によれば、トラブル
発生時にCPU20の電源をオフしても、加算時間の記
憶が保持されているため、過負荷運転が続いた場合で
も、確実にモータを停止することができる。
モータ14のコイルの温度上昇を一次遅れと仮定して、
演算式を求めたが、実際の実験値より実験式を求めて、
それを用いてモータ温度を演算してもよい。また、本実
施例では、離散系に変換するのに、後向き矩形公式を用
いたが、その他の方法、例えば台形公式等を用いてもよ
い。また、本実施例では、CPU20への電源をオフし
たときのバックアップ手段として、リチウム電池23を
使用したが、演算したモータ温度を不揮発性メモリに記
憶させてもよい。
発明のモータの制御装置によれば、前回演算したモータ
温度と、駆動回路に流れる電流値とを所定の演算式に代
入して求めたモータのコイルの温度上昇によりモータの
過負荷状態を検知しているので、モータの加熱状態を正
確に把握することができ、モータの過負荷状態が続くこ
とによりコイルが焼損する恐れを確実に回避することが
できる。
ば、CPUへの電源をオフした場合でも、リチウム電池
23にバックアップされたRAM22が、前回の演算し
たモータ温度を保持しているので、実際のコイル温度が
十分下がっていない状態で、再び過負荷状態で運転を続
けても、実際のコイル温度がコイルの最大定格を越える
ことがなく、モータの焼損を確実に防止することができ
る。
成を示すブロック図である。
である。
示すデータ図である。
昇を示すデータ図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 電動機を駆動する駆動回路と、 駆動回路に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段
と、 前記負荷電流検出手段が検出した電流値を一定の間隔で
サンプリングしてA/D変換するA/Dコンバータと、 前記A/D変換された電流値と前回演算した電動機温度
を用いて、電動機温度を演算する電動機温度演算手段
と、 前記電動機温度演算手段により演算された電動機温度が
所定の温度と等しくなったときに、駆動回路への電流を
遮断して電動機を停止させる電動機停止手段とを有し、 前記電動機停止手段により電動機が停止され、前記電動
機温度演算手段への電源をオフした場合でも、バックア
ップ電池によって前記電源がオフされる直前に前記演算
された電動機温度の記憶を保持する温度記憶保持手段を
有し、 電動機を再起動させたときに、前記電動機温度演算手段
が、前記温度記憶保持手段が記憶保持している前記電動
機温度演算手段への電源がオフされる直前の電動機温度
に基づいて、電動機温度を演算することを特徴とする電
動機の制御装置。
Priority Applications (1)
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JP5067462A JP2749755B2 (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH06253577A JPH06253577A (ja) | 1994-09-09 |
JP2749755B2 true JP2749755B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=13345649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5067462A Expired - Fee Related JP2749755B2 (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 電動機の制御装置 |
Country Status (1)
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-
1993
- 1993-03-02 JP JP5067462A patent/JP2749755B2/ja not_active Expired - Fee Related
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