电动机的转子的温度检测装置和过热保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电动机的转子的温度检测装置和电动机的过热保护装置，特别是 涉及一种根据电动机的转速来准确地检测转子的温度的电动机的转子的温度检测装置和 电动机的过热保护装置。
【背景技术】
[0002] 电动机由转子和定子构成。在电动机的转子变为高温的情况下，热传递到被驱动 体，担心产生被驱动体的热膨胀等各种不良影响。另外，在使用永磁体的转子中，存在由于 变为高温而永磁体退磁的担忧。因而，在电动机的控制装置中寻求防止转子过热的功能。
[0003] 在此，作为防止电动机的转子过热的方法，已知根据电动机的转速和电流来估计 电动机的转子温度这样的方法（例如日本专利第5149431号公报（JP5149431B)。以下称为 "专利文献1"）。该发明的温度估计方法大致分为以下两种。
[0004] (i)估计铁损，使用铁损来估计转子的温度。
[0005] (ii)除了铁损以外，还考虑来自定子的传热来估计转子的温度。
[0006] 在此说明（ii)，如下那样规定温度估计式。
[0007]
[0008] 其中，
[0009] t、Δ t、t+Δ t :对电动机施加交流电流的时间
[0010] Tr(t):时间t时的转子的温度
[0011] TJt+Δ t):时间（t+At)时的转子的温度
[0012] Tc(t):时间t时的绕组的温度
[0013] p (t):时间t时的铁损 [0014] Ts:电动机的周围温度
[0015] ki、k2、C :根据电动机的形状、材质以及定子的冷却条件而决定的常数
[0016] 存在以下问题：如上述的式那样式本身复杂，因此难以决定式内的各系数，而且还 难以确认该各系数的妥当性。
[0017] 另外，说明（i)，如下那样规定温度估计式。
[0018]
[0019] 其中，
[0020] t、Δ t、t+Δ t :对电动机施加交流电流的时间
[0021] Tr(t):时间t时的转子的温度
[0022] TJt+Δ t):时间（t+At)时的转子的温度
[0023] 口⑴：时间七时的铁损
[0024] Ts:电动机的周围温度
[0025] k、C :根据电动机的形状、材质以及定子的冷却条件而决定的常数
[0026] 与（ii)相比⑴易于决定系数及确认妥当性，但是未考虑来自定子的传热，因此 存在估计精度低于（ii)的问题。
[0027] 说明⑴的方法的估计精度降低的理由。以使涡流最小的方式流通D相电流，且 视为磁滞损耗足够小，由此能够简化铁损的估计式。具体地说，在下述所示的以往技术（参 照专利文献1)中的铁损估计式中，
[0028] P= {a| Ij a+b I c+Id| α} ω2+{θ | Iq| p+f | C+Id| β} ω
[0029] 通过设为Id= _c、e = 0、f = 0,来如下那样求出铁损估计式。
[0030] p = a I Iq I α ω2
[0031] 另外，指数α可以根据经验而设为2,并且Q相电流Iq与转矩成正比例关系，转矩 与转速相乘来能够得到电动机的输出，若将这些情况加以考虑，则也能够如下那样表示简 化后的铁损。
[0032] p = kP2 (2)
[0033] 其中，
[0034] P :电动机的输出
[0035] k:比例系数
[0036] 至此，考虑以下方法：监视电动机的输出（或者Q相电流X转速），逐次估计转子 的温度。
[0037] 但是，在定子为高温而从定子向转子的传热大的情况下，仅利用电动机的输出来 进行转子的温度估计时，可以说与上述（ii)相比估计精度低。
[0038] 以具体例来表示上述的问题点。设适当地流通D相电流，将转速为ω、转矩为2T 的情况与转速为2 ω、转矩为T的情况进行比较。两种情况下输出均为2Τ ω，估计出的铁损 相同。但是，在转速ω的情况下，产生了与转速2ω的情况相比2倍的转矩，因此会有2倍 的Q相电流流动。因而，若按定子的铜损来考虑，则转速为ω时的铜损大于转速为2ω时的 铜损，定子（绕组温度）变为高温，从定子向转子（旋转件）的传热也变大。因此可以说， 在相同的输出、相同的铁损的条件下，尽管转子的估计温度相同，但实际上越是低速时则转 子温度越高。
[0039] 更具体地说明电动机的转速为低速的情况和电动机的转速为高速的情况下的转 子的估计温度与实际温度之间的关系。图IA和图IB分别是将电动机的转速为低速的情况 和电动机的转速为高速的情况下的转子的估计温度与实际温度进行比较的图表。如图IA 所示，在电动机的转速为低速的情况下，认为转子的实际温度高于估计温度。另一方面，如 图IB所示，在电动机的转速为高速的情况下，认为转子的实际温度低于估计温度。这样，可 以说，尽管转子的估计温度相同，但实际上，电动机的转速越低则转子温度越高。
【发明内容】
[0040] 因此，本发明的目的在于提供一种容易地决定用于计算转子的估计温度的系数并 且提高温度估计的精度的电动机的转子的温度检测装置和电动机的过热保护装置。
[0041] 本发明的一个实施例所涉及的电动机的转子的温度检测装置的特征在于，具有： 输出计算部，其计算电动机的输出；转速检测部，其检测电动机的转速；存储部，其存储依 赖于转速的系数；以及转子温度估计部，其使用输出和系数来估计电动机的转子的温度。
[0042] 本发明的其它实施例所涉及的电动机的过热保护装置的特征在于，具有：输出计 算部，其计算电动机的输出；转速检测部，其检测电动机的转速；存储部，其存储依赖于转 速的系数；转子温度估计部，其使用输出和系数来估计电动机的转子的温度；以及过热判 断部，其使用由转子温度估计部估计出的转子温度来判断电动机是否处于过热状态。
[0043] 本发明的另一实施例所涉及的电动机的过热保护装置的特征在于，具有：电流检 测部，其检测被提供至电动机的电流的电流值；转速检测部，其检测电动机的转速；存储 部，其存储依赖于转速的系数；转子温度估计部，其使用电流值、转速以及系数来估计电动 机的转子的温度；以及过热判断部，其使用由转子温度估计部估计出的转子温度来判断电 动机是否处于过热状态，其中，在转速为规定的阈值以下的情况下，过热判断部基于将转速 视为与该阈值相等的转速而估计出的转子的温度，来判断是否处于过热状态。
【附图说明】
[0044] 本发明的目的、特征以及优点通过与附图相关联的以下实施方式的说明会变得更 进一步明确。在该附图中，
[0045] 图IA是将电动机的转速为低速的情况下的转子的估计温度与实际温度进行比较 的图表，
[0046] 图IB是将电动机的转速为高速的情况下的转子的估计温度与实际温度进行比较 的图表，
[0047] 图2是包括本发明的实施例1所涉及的温度检测装置的电动机驱动系统的框图，
[0048] 图3是表示以max Φ (ω)对速度依赖系数φ (ω)进行标准化后得到的值φ (ω) / max Φ (ω)的转速依赖性的图表，
[0049] 图4是用于说明本发明的实施例1所涉及的温度检测装置的动作过程的流程图，
[0050] 图5是包括本发明的实施例2所涉及的过热保护装置的电动机驱动系统的框图，
[0051] 图6是用于说明本发明的实施例2所涉及的过热保护装置的动作过程的流程图，
[0052] 图7是包括本发明的实施例3所涉及的过热保护装置的电动机驱动系统的框图， 以及
[0053] 图8是用于说明本发明的实施例3所涉及的过热保护装置的动作过程的流程图。
【具体实施方式】
[0054] 下面，参照附图来说明本发明所涉及的电动机的转子的温度检测装置和电动机的 过热保护装置。其中，需要注意的是，本发明的保护范围并不限定于这些实施方式，而涵盖 权利要求书所记载的发明及其等同发明。
[0055] [实施例1]
[0056] 使用附图来说明本发明的实施例1所涉及的温度检测装置。图2是包括本发明的 实施例1所涉及的温度检测装置的电动机驱动系统的框图。本发明的实施例1所涉及的温 度检测装置10的特征在于，具有：输出计算部11，其计算电动机5的输出；转速检测部12， 其检测电动机5的转速；存储部14,其存储依赖于转速的系数；以及转子温度估计部13,其 使用电动机的输出和系数来估计电动机5的转子52的温度。
[0057] 图2所