专利名称：检测电动机的转子的温度的温度检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为保护电动机的转子不使其过热而检测电动机的转子的温度的温度检测装置。
背景技术：
以往，在用于保护具有定子以及转子的电动机不使其过热的温度检测装置中，通过在定子线圈附近安装的热敏电阻或者恒温器那样的温度检测元件检测线圈的温度，在检测出的温度超过了预定值的情况下生成警报信号。另外，例如在日本特开2009 - 261078号公报(JP2009 — 261078A)中提出了在为保护电动机不使其过热而检测线圈的温度时，除了通过温度检测器检出的温度之外 还考虑电动机损耗的温度检测装置。但是，现有的温度检测装置是用于对线圈进行过热保护的装置，不对转子进行过热保护。例如，在同步电动机的转子(rotor)高速旋转时，转子的发热量增大，因为对于定子进行强制冷却，所以有时转子的温度变得显著高于定子的温度。这样通过转子的温度变得显著高于定子的温度，有对于在电动机上安装的工件或者刀具那样的被驱动体传导热量这样的不适合的情况，或者在转子具有永磁铁的情况下发生永磁铁的去磁或者消磁这样的不适合的情况。为避免这些不适合的情况，不仅线圈而且转子也需要过热保护。但是，因为热敏电阻或者恒温器那样的温度检测器进行有线通信，所以难以为检测转子的温度而把温度检测器装入转子。
发明内容
作为本发明的一种方式，提供一种为对电动机的转子进行过热保护而能够检测电动机的转子的温度的温度检测装置。根据本发明的一种方式，温度检测装置是检测电动机的转子的温度的温度检测装置，具有电流检测部，用于检测在电动机的定子和转子中的任何一方上设置的线圈的电流值；铁损推定部，用于使用电流值推定转子的铁损；和转子温度推定部，用于使用铁损推定转子的温度。优选还具有用于推定线圈的温度的线圈温度推定部，转子温度推定部使用铁损以及线圈的温度推定转子的温度。优选在定子上设置线圈，线圈温度推定部是在线圈的周围配置的温度检测元件。优选线圈温度推定部根据电流值推定线圈的铜损，根据铜损推定线圈温度的上升量。优选在上述定子上设置分别被供给三相交流电流中的U相、V相以及W相的交流电流的三个线圈，上述铁损推定部根据下式来推定上述转子的铁损。P = {a I IqI α +b I c+Id α} ω2+{θ | Iq| e+f c+Id| 0 } ω
其中，P:转子的铁损，ω :流过线圈的交流电流的频率，Id :把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的D相交流电流值，Iq :把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的Q相交流电流值，a、b、c、e、f :常数，α、β :指数。优选在定子上设置分别被供给三相交流电流中的U相、V相以及W相的交流电流的三个线圈，铁损推定部根据下式来推定上述转子的铁损，
P= {a I Iq I α +b I c+Id α} ω 2+{e | Iq | 0+f c+Id | 0} ω其中，P:转子的铁损，ω :流过线圈的交流电流的频率，Id :把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的D相交流电流值，Iq :把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的Q相交流电流值，a、b、c、e、f :常数，α、β :指数，转子温度推定部使用铁损、线圈的温度以及转子的温度推定转子的温度的上升量。优选还具有在通过转子温度推定部推定出的温度超过预定温度的情况下生成警报的警报生成部。优选电动机是同步电动机。根据本发明的一种方式，通过检测线圈的电流值，使用电流值推定转子的铁损，使用铁损推定转子的温度，能够为对电动机的转子进行过热保护而检测电动机的转子的温度。
通过与附图关联的以下的实施方式的说明能够更加明了本发明的目的、特征以及优点。附图中图I是具有本发明的第一实施方式的温度检测装置的系统的框图；图2是本发明的第一实施方式的温度检测装置的动作的流程图；图3是具有本发明的第二实施方式的温度检测装置的系统的框图；图4是本发明的第二实施方式的温度检测装置的动作的流程图；图5是具有本发明的第三实施方式的温度检测装置的系统的框图；图6是具有本发明的第四实施方式的温度检测装置的系统的框图；图7是本发明的第四实施方式的温度检测装置的动作的流程图。
具体实施例方式参照
本发明的温度检测装置的实施方式。此外，在附图中，给同一结构要素附以同一符号。参照附图，图I是具有本发明的第一实施方式的温度检测装置的系统的框图。图I表示的系统具有三相交流电源I、变换器2、滤波电容器3、逆变器4，永磁同步电动机5、被驱动体6、编码器7、温度检测装置10、和显示器21。变换器2例如由多个(在三相交流的情况下是6个)整流二极管以及分别在这些整流二极管上反并联连接的晶体管构成，把从三相交流电源I供给的交流电力变换为直流电力。滤波电容器3为对通过变换器2的整流二极管整流的电压进行滤波而与变换器2并联连接。逆变器4与滤波电容器3并联连接，例如由多个(在三相交流的情况下是6个)整流二极管以及分别在这些整流二极管上反并联连接的晶体管构成，把通过变换器2变换的直流电力变换为交流电力。永磁同步电动机5连接工作台、臂和在这些上装卸的工件等被驱动体6，例如可以用于改变在机床中保持工件的工作台的位置或者姿势，也可以使机器人的臂旋转等。在本实施方式中，假定永磁同步电动机5是具有转子52和定子53的旋转型伺服电动机，转子52具有安装有编码器7的旋转轴51，定子53作为固定元件以包围转子52的方式配置。转子52具有四个以90 °的间隔配置的永磁铁54a、54b、54c、54d。永磁铁54a、54b、 54c、54d被配置成定子53侧的端部面对转子52的旋转方向彼此以90°离开，并且永磁铁54a、54b、54c、54d的外侧的端部交互成为N极、S极、N极以及S极那样配置。定子53具有以120°的间隔配置、分别被供给U相、V相以及W相交流电流的3个线圈55u、55v、55w。因此，永磁同步电动机5作为三相同步电动机作用。温度检测装置10，如要在后面详细说明的那样，检测转子52的温度I；。因此，温度检测装置10具有电流检测部11、铁损推定部12、和转子温度推定部13。电流检测部11检测流过线圈55u的U相交流电流值Iu、流过线圈55v的V相交流电流值Iv以及流过线圈55w的W相交流电流值Iw。另外，电流检测部11根据检测出的U相交流电流值Iu、V相交流电流值Iv以及W相交流电流值Iw，求出U相交流电流、V相交流电流以及W相交流电流的频率ω、D相交流电流的振幅值(D相直流电流值)I Id I以及Q相交流电流的振幅值(Q相直流电流值)I Ij,向铁损推定部12供给频率ω、振幅值I Id|以及振幅值I Iq I。因此，电流检测部11例如通过分别把U相交流电流值Iu、V相交流电流值Iv以及W相交流电流值Iw变换为U相直流电流值I Iu I、v相直流电流值I Iv I以及w相直流电流值IiwI的α/d变换器、从通过编码器7检测出的转子52的位置的相位取得励磁相位的励磁相位取得部、和使用三相两相变换行列式把U相直流电流值I IuI、v相直流电流值IivI以及w相直流电流值IiwI变换为d相直流电流值|id|以及Q相直流电流值I IqI的三相两相变换器等构成。铁损推定部12根据下式推定转子52的铁损P,向转子温度推定部13供给铁损p,P= {a| Ij °+b I c+Id| α} ω2+{θ | Iq| e+f | C+Id| e} ω (I)其中，p :铁损，ω :流过线圈的交流电流的频率，Id :把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的D相交流电流值，Iq :把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的Q相交流电流值，a、b、c、e、f :常数，α、β :指数。在式(I)中，第一项相当于涡流损耗，第二项与磁滞损耗对应。在决定常数a、b、C、e、f、α、β时，在铁损P的测量或者仿真(例如磁解析)中，改变D相交流电流值Id以及Q相交流电流值I,并求出铁损P，选择求出的铁损P和式(I)的残差成为最小那样的常数a、b、c、e、f、α、β。此外,在因为不决定指数α以及β计算常数a、b、C、e、f困难的情况下，也可以预先选择已知的指数α以及β的值(例如α=2、β =1.6)，仅计算常数a、b、C、e、fο此外，与Id=Itl=O时的铁损P相当的bca ω2 + fc0 ω是通过转子52的移动产生的磁通变动引起的铁损。另外，在磁滞损耗非常小的情况下，也可以忽略第二项。转子温度推定部13根据下式推定转子52的温度 ；，向显示器21输出关于温度I；的视频信号St，
权利要求
1.一种温度检测装置(10、10’、10”、100)，用于检测电动机(5)的转子(52)的温度，该温度检测装置的特征在于， 具有 电流检测部(11)，用于检测在上述电动机的定子(53)和转子中的任何一方上设置的线圈(55u、55v、55w)的电流值(Iu、Iv、Iw)； 铁损推定部(12)，用于使用上述电流值推定上述转子的铁损(p);和 转子温度推定部(13、13’、13”)，用于使用上述铁损推定上述转子的温度(I；)。
2.根据权利要求I所述的温度检测装置，其特征在于， 还具有推定上述线圈的温度的线圈温度推定部(14、14’)， 上述转子温度推定部使用上述铁损以及上述线圈的温度推定上述转子的温度。
3.根据权利要求2所述的温度检测装置，其特征在于， 上述线圈被设置在上述定子上，上述线圈温度推定部是在上述线圈的周围配置的温度检测元件。
4.根据权利要求2所述的温度检测装置，其特征在于， 上述线圈温度推定部根据上述电流值推定上述线圈的铜损，根据上述铜损推定上述线圈的温度的上升量。
5.根据权利要求I所述的温度检测装置，其特征在于， 分别被供给三相交流电流中的U相、V相以及W相的交流电流的三个线圈被设置在上述定子上，上述铁损推定部根据下式来推定上述转子的铁损， P = {a I Iq I α+bIc+IdΓ} ω2+{e|Iq | 0+f|c+Id | 0} ω 其中， P为转子的铁损， ω为流过线圈的交流电流的频率， Id为把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的D相交流电流值， Iq为把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的Q相交流电流值， a、b、C、e、f 为常数， α、β为指数。
6.根据权利要求2 4中任一项所述的温度检测装置，其特征在于， 分别被供给三相交流电流中的U相、V相以及W相的交流电流的三个线圈被设置在上述定子上，上述铁损推定部根据下式来推定上述转子的铁损， P = {a I Iq I α+bIc+IdΓ} ω2+{e|Iq | 0+f|c+Id | 0} ω 其中， P为转子的铁损， ω为流过线圈的交流电流的频率， Id为把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的D相交流电流值， Iq为把三相交流电流值dq变换为两相交流电流值时的Q相交流电流值， a、b、C、e、f 为常数， α、β为指数， 上述转子温度推定部使用上述铁损、上述线圈的温度以及上述转子的温度来推定上述转子的温度的上升量。
7.根据权利要求1飞中任一项所述的温度检测装置，其特征在于， 还具有在通过上述转子温度推定部推定出的温度超过了预定温度的情况下生成警报(Sa)的警报生成部(15)。
8.根据权利要求广7中任一项所述的温度检测装置，其特征在于， 上述电动机是同步电动机。
全文摘要
本发明提供一种检测电动机的转子的温度的温度检测装置。该温度检测装置具有检测在电动机的定子和转子中的任何一方上设置的线圈的电流值的电流检测部；使用电流值推定转子的铁损的铁损推定部；和使用铁损推定转子的温度的转子温度推定部。
文档编号G01K13/00GK102901584SQ20121026269
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月26日 优先权日2011年7月29日
发明者妹尾达也 申请人:发那科株式会社