温度估计装置的制造方法
【专利摘要】估计电动机的温度的温度估计装置具备：温度检测部，其获取由安装于电动机的温度传感器检测出的检测温度；存储部，其以规定的采样周期依次存储由温度检测部获取到的检测温度；以及温度估计部，其基于由存储部存储的检测温度、检测温度的相对于时间的变化量之比以及系数来估计电动机的测定对象部的温度。
【专利说明】
溫度估计装置
技术领域
[0001 ]本发明设及一种估计电动机的溫度的溫度估计装置。
【背景技术】
[0002] 根据检测或估计电动机的溫度的公知的方法，根据向电动机供给的电流来估计损 耗，并且基于通过该估计所得到的损耗来计算电动机的溫度。根据其它公知的溫度估计方 法，利用设置于电动机内部的溫度传感器。溫度传感器一般安装在电动机的主要发热源、即 绕组的近旁，由此能够监视电动机中的发热的状态。
[0003] 图8示出了溫度传感器100的结构例。溫度传感器100具备溫度检测元件102和连接 于溫度检测元件102的引线104。为了使溫度检测元件102的绝缘性和耐热性提高，通过树脂 106覆盖溫度检测元件102。在运种溫度传感器100的情况下，树脂106的热容量比较大，因此 从绕组产生的热不能足够迅速地传递到溫度检测元件102。因此，利用溫度传感器100检测 出的检测溫度无法追踪电动机(绕组)的实际的溫度变化，从结果来看无法准确地检测电动 机的溫度。运在相对于时间而言的绕组的溫度变化量大的情况下尤为显著。
[0004] 图9示出了由溫度传感器100检测出的检测溫度和绕组的实际溫度。图中的实线表 示检测溫度，虚线表示绕组溫度。如图所示，在区域X的范围内，相对于时间而言的绕组溫度 的变化量比较大。因而可知，检测溫度与绕组溫度之差变大。与此相对，在区域Y的范围内， 相对于时间而言的绕组溫度的变化量比较小，检测溫度与绕组溫度之差小。
[0005] 在根据电动机中产生的损耗来估计电动机的溫度的方法中，估计溫度所需要的结 构复杂。另一方面，在使用溫度传感器的方法中，如前所述难W准确地检测电动机的溫度。
[0006] 在日本特开昭62-082692号公报中公开了 W下内容:在感应加热烹调器中，W防止 器具过热为目的，根据检测溫度的相对于时间的变化率来控制对加热线圈的电力供给量。 然而，在日本特开昭62-082692号公报中没有公开估计测定对象物的溫度。
[0007] 在日本特开昭62-203578号公报中公开了如下感应电动机的启动控制方法:该感 应电动机的启动控制方法构成为预测绕组的溫度变化，在预测出绕组溫度达到规定溫度W 上的情况下，向操作者通知警告，并且限制电动机的启动。然而，日本特开昭62-203578号公 报所记载的发明是根据在启动电动机之前检测出的绕组溫度来推测运转中的绕组溫度的， 从而无法准确地检测电动机的实际溫度。
[000引因而，寻求一种能够W简易的方法来准确地估计电动机的溫度的溫度估计装置。
【发明内容】
[0009]根据本申请的第一发明，提供一种用于估计电动机的溫度的溫度估计装置，该溫 度估计装置具备:溫度检测部，其获取由安装于所述电动机的溫度传感器检测出的检测溫 度;存储部，其W规定的采样周期依次存储由所述溫度检测部获取到的所述检测溫度；W及 溫度估计部，其基于由所述存储部存储的所述检测溫度、所述检测溫度的相对于时间的变 化量之比W及系数来估计所述电动机的测定对象部的溫度。
[0010] 根据本申请的第二发明，在第一发明所设及的溫度估计装置中，所述的所述检测 溫度的相对于时间的变化量之比是根据由所述存储部存储的所述检测溫度而求出的、所述 检测溫度的相对于时间的多个变化量之比的平均值。
[0011] 根据本申请的第Ξ发明，在第一发明或第二发明所设及的溫度估计装置中，基于 所述溫度传感器的热容量和所述测定对象部的热容量来决定所述系数。
[0012] 根据本申请的第四发明，在第一发明至第Ξ发明中的任一发明所设及的溫度估计 装置中，所述存储部进一步构成为:存储由所述溫度估计部估计出的所述测定对象部的估 计溫度，所述溫度估计部构成为:按照递推公式来估计所述测定对象部的溫度，该递推公式 包含所述存储部中存储的所述测定对象部的估计溫度、所述检测溫度的相对于时间的变化 量之比W及所述系数。
[0013] 根据本申请的第五发明，第一发明至第四发明中的任一发明所设及的溫度估计装 置还具备变更所述系数的系数变更部，所述系数变更部构成为:基于所述电动机是否具备 冷却装置、W及在所述电动机具备冷却装置的情况下进一步基于该冷却装置的冷却性能来 变更所述系数。
[0014] 根据本申请的第六发明，第一发明至第五发明中的任一发明所设及的溫度估计装 置还具备过热判定部，该过热判定部基于由所述溫度估计部估计出的所述测定对象部的估 计溫度来判定所述电动机是否处于过热状态。
[0015] 通过参照附图所示的与本发明的示例性的实施方式有关的详细说明，运些W及其 它的本发明的目的、特征W及优点会变得更明确。
【附图说明】
[0016] 图1是表示能够与一个实施方式所设及的溫度估计装置一起使用的电动机的结构 例的概要图。
[0017] 图2是一个实施方式所设及的溫度估计装置的功能框图。
[0018] 图3是表示由一个实施方式所设及的溫度估计装置估计出的绕组的估计溫度的曲 线图。
[0019] 图4是表示由其它实施方式所设及的溫度估计装置估计出的绕组的估计溫度的曲 线图。
[0020] 图5是表示由另一其它实施方式所设及的溫度估计装置估计出的绕组的估计溫度 的曲线图。
[0021] 图6是另一其它实施方式所设及的溫度估计装置的功能框图。
[0022] 图7A是表示在电动机不具备冷却装置的情况下的检测溫度和绕组溫度的曲线图。
[0023] 图7B是表示在电动机具备冷却装置的情况下的检测溫度和绕组溫度的曲线图。
[0024] 图8是表示溫度传感器的结构例的图。
[0025] 图9是表示检测溫度和绕组溫度的曲线图。
【具体实施方式】
[0026] 下面，参照附图来说明本发明的实施方式。对于图示的实施方式的结构要素适当 地变更了尺寸W助于理解本发明。另外，对于相同或对应的结构要素使用相同的参照标记。
[0027]图1是表示能够与一个实施方式所设及的溫度估计装置一起使用的电动机的结构 例的概要图。电动机30具备转子40和定子50，该转子40具有绕旋转轴线0旋转的旋转轴42， 该定子50设置于转子40的径向外侧并被设置成与转子40成同屯、状。定子50包括具有大致圆 筒形状的定子忍52和安装于定子忍52的绕组54。另外，在电动机30上连接有驱动放大器32， 通过驱动放大器32来向绕组54供给电流。
[00%]电动机30还具备安装于绕组54的溫度传感器34W及基于由溫度传感器34检测出 的检测溫度来估计电动机30的溫度的溫度估计装置10。溫度估计装置10是具有包括CPU、 R0M、RAMW及用于在与各种外部装置之间发送接收数据和信号的接口的公知的结构的数字 计算机。溫度估计装置10既可W内置于对电动机30进行控制的控制装置(未图示），也可W 与控制装置分开设置。
[0029] 溫度传感器34例如是具有如参照图8来例示的那样的公知的形态的热敏电阻。溫 度传感器34构成为将伴随绕组54的溫度变化所产生的热敏电阻的电阻值的变化作为溫度 检测信号来输出。然而，本领域技术人员应当认识到，同样能够将其它类型的溫度传感器应 用于本发明。
[0030] 图2是一个实施方式所设及的溫度估计装置10的功能框图。如图所示，溫度估计装 置10具备溫度检测部12、存储部14W及溫度估计部16。
[0031] 溫度检测部12获取由溫度传感器34检测出的检测溫度。溫度传感器34被设置成与 绕组54相接触(参照图1)、或者与绕组54足够接近。然而，本发明不限定于运种特定的结构， 溫度传感器34也可W设置于要检测溫度的电动机30的任意的测定对象部。通过存储部14来 读出由溫度检测部12获取到的检测溫度。
[0032] 存储部14与例如溫度估计装置10的RAM等存储装置协作来存储由溫度检测部12获 取到的检测溫度。存储部14构成为持续规定的测定时间W规定的采样周期依次存储检测溫 度。本领域技术人员应当能够根据电动机30的种类和电动机30的动作条件来容易地分别决 定适当的测定时间和适当的采样周期。
[0033] 溫度估计部16基于由存储部14存储的检测溫度、运些检测溫度的相对于时间的变 化量之比（即每单位时间的检测溫度的变化量）W及预先决定的系数来估计电动机30的测 定对象部的溫度、即图示的实施方式中的绕组54的溫度。W下，为简单起见，对将"绕组54" 作为测定对象部的情况的例子进行说明。
[0034] 如之前参照图9所述的那样，由溫度传感器34检测出的检测溫度与绕组54的实际 溫度之差与每单位时间的绕组54的溫度变化量相应地增减。因而，根据本实施方式所设及 的溫度估计装置10,溫度估计部16构成为:根据最新存储的检测溫度的相对于时间的变化 量之比来对溫度传感器34的检测溫度进行加权，由此估计绕组54的溫度。通过下面的式（1) 来求出从时间ti到时间t2的期间内的检测溫度的相对于时间的变化量之比A。
[0035]
[0036] 此外，Τι表示时间ti时的检测溫度，T2表示时间t2时的检测溫度。
[0037] 然后，通过下面的式(2)来求出时间t2时的绕组的估计溫度Tc2。
[00；3 引
[0039] 此外，K为预先决定的系数。根据溫度传感器34的热容量和绕组54的热容量来求出 系数K。具体来说，通过使用实机进行的试验或者仿真，W使估计溫度TG2接近绕组54的实际 溫度的方式决定系数K。
[0040] 图3是分别表示由溫度检测部12获取到的绕组54的检测溫度W及由溫度估计部16 估计出的绕组54的估计溫度的曲线图。在图3中，实线表示绕组54的检测溫度，虚线表示通 过式(2)计算出的绕组54的估计溫度。绕组54的检测溫度的相对于时间的变化量之比越大 (即，图3的实线的斜率的大小越大），则对检测溫度赋予的校正量ΔΤ(式(2)中的右边的第2 项)越大，从结果来看，估计溫度接近绕组54的实际溫度。
[0041] 根据本实施方式所设及的溫度估计装置10,根据电动机30中的测定对象部的检测 溫度的相对于时间的变化量之比来进行加权，由此校正检测溫度。由此，即使在起因于热容 量之差而检测溫度无法足够迅速地追踪实际的溫度变化的情况下，也能够准确地估计测定 对象部的溫度。
[0042] 根据其它实施方式，溫度估计部16利用检测溫度的相对于时间的多个变化量之比 的平均值Aavr来作为在求出绕组54的估计溫度时利用的、检测溫度的相对于时间的变化量 之比。通过下面的式(3)来求出平均值Aavr。
[0043]
[0044] 此外，Τη为在时间tn时由溫度检测部12获取到的检测溫度（其中，η为2 W上的整 数。）。
[0045] 如果将Aavr代入到式(2)中的"Α"，则能够得到时间tn时的绕组的估计溫度Ten。
[0046]
[0047] 图4示出了通过式(4)得到的绕组54的估计溫度，式(4)使用了从ti到tn的测定时间 内的、检测溫度的相对于时间的n-1个变化量之比的平均值Aavr。根据本实施方式，即使在例 如在图4中W实线示出的那样由溫度传感器34检测出的检测溫度在短期间内大幅增减的情 况下，也能够稳定且准确地求出绕组54的估计溫度。
[004引根据另一其它实施方式，存储部14进一步构成为依次存储由溫度估计部16估计出 的绕组54的估计溫度。另外，溫度估计部16构成为:按照递推公式(后述的式(6))来估计绕 组54的溫度，该递推公式包含存储部14中存储的最新的绕组54的估计溫度、检测溫度的相 对于时间的变化量之比W及系数。
[0049]通过下面的式（5)来求出从时间tn-l到时间tn的期间内的检测溫度的相对于时间 的变化量之比A(n)。
[(K)加 ]
[0051] 此外，η为2 W上的整数。
[0052]然后，通过将"Α(ηΓ代入到式(2)的"A"来按照下面的式(6)求出时间tn时的估计 溫度Ten。
[0化3]
[0054] 然后，使用通过式(6)求出的估计溫度Ten来如下那样求出时间tn+l时的估计溫度 Tcn+1。
[0化5]
[0056] 图5示出了利用前述的递推公式(式(7))求出的绕组54的估计溫度。如图所示，根 据按照本实施方式来构成的溫度估计部16,根据由溫度传感器34检测出的检测溫度的相对 于时间的变化量之比对检测溫度进行加权，由此求出绕组54的估计溫度。因而，与前述的其 它实施方式所设及的溫度估计装置10同样地，能够准确地估计绕组54的溫度、进而估计电 动机30的溫度。
[0057] 图6是另一其它实施方式所设及的溫度估计装置10的功能框图。通过与图2对比可 知，本实施方式所设及的溫度估计装置10还具备系数变更部18和过热判定部20。
[0058] 系数变更部18根据电动机30是否具备冷却装置(未图示）、W及在具备冷却装置的 情况下进一步根据冷却装置的冷却性能，来变更用于估计绕组54的溫度的系数。
[0059] 图7A分别示出了在电动机30不具备冷却装置的情况下的绕组54的检测溫度和绕 组54的实际溫度。另外，图7B分别示出了在电动机30具备冷却装置的情况下的绕组54的检 巧。溫度和绕组54的实际溫度。通过将图7A与图7B进行对比可知，在电动机30具备冷却装置 的情况下，由溫度传感器34检测出的绕组54的检测溫度与绕组54的实际溫度之差有变大的 倾向。运在电动机30包括具有强制冷却作用的风扇等冷却装置的情况下尤为显著。
[0060] 因而，如果W使在电动机30具备冷却装置的情况下的用于估计绕组54的溫度的系 数比在电动机30不具备冷却装置的情况下的用于估计绕组54的溫度的系数大的方式变更 系数，则能够使由溫度估计部16估计出的估计溫度接近绕组54的实际溫度。同样地，如果W 随着冷却装置的冷却性能变高而系数变大的方式变更系数，则能够使估计溫度接近绕组54 的实际溫度。
[0061] 根据本实施方式，系数变更部18构成为根据电动机30所具备的冷却作用对用于通 过溫度估计部16来估计绕组54的溫度的系数进行变更。具体来说，通过试验或仿真来求出 冷却装置的冷却性能与适当的系数之间的相关关系，按照其结果来预先准备参数或参照 表。然后，系数变更部18利用参数或参照表来变更系数。根据本实施方式，无论有无冷却装 置、冷却性能的优劣，都能够准确地求出绕组54的估计溫度、进而求出电动机30的溫度。
[0062] 过热判定部20将由溫度估计部16估计出的估计溫度与预先决定的阔值进行比较， 来判定电动机30是否处于过热状态。在由过热判定部20判定为电动机30处于过热状态的情 况下，使得例如能够产生警告音、或者在任意设置的显示装置上显示警告消息。因而，操作 者能够容易地认识到电动机30处于过热状态。
[0063] 发明的效果
[0064] 根据本发明所设及的溫度估计装置，基于由溫度传感器检测出的检测溫度的相对 于时间的变化量之比来对检测溫度进行加权。由此，能够准确地估计电动机的溫度。另外， 根据本发明所设及的溫度估计装置，与监视向电动机供给的电流并根据得到的电流来估计 损耗的公知的方法相比，能够W简单的结构来估计电动机的溫度。
[0065] W上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但是本领域技术人员应当认识到，通 过其它实施方式也能够实现本发明所意图的作用效果。特别是，能够不脱离本发明的技术 范围地删除或置换前述的实施方式的结构要素，或者能够进一步附加公知手段。另外，通过 将本说明书中明示或暗示地公开的多个实施方式的特征任意地组合，也能够实施本发明， 运对本领域技术人员来说是不言而喻的。
【主权项】
1. 一种温度估计装置，用于估计电动机的温度，具备： 温度检测部，其获取由安装于所述电动机的温度传感器检测出的检测温度； 存储部，其以规定的采样周期依次存储由所述温度检测部获取到的所述检测温度；以 及 温度估计部，其基于由所述存储部存储的所述检测温度、所述检测温度的相对于时间 的变化量之比以及系数来估计所述电动机的测定对象部的温度。2. 根据权利要求1所述的温度估计装置，其特征在于， 所述的所述检测温度的相对于时间的变化量之比是根据由所述存储部存储的所述检 测温度而求出的、所述检测温度的相对于时间的多个变化量之比的平均值。3. 根据权利要求1或2所述的温度估计装置，其特征在于， 基于所述温度传感器的热容量和所述测定对象部的热容量来决定所述系数。4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的温度估计装置，其特征在于， 所述存储部进一步构成为:存储由所述温度估计部估计出的所述测定对象部的估计温 度， 所述温度估计部构成为:按照递推公式来估计所述测定对象部的温度，该递推公式包 含所述存储部中存储的所述测定对象部的估计温度、所述检测温度的相对于时间的变化量 之比以及所述系数。5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的温度估计装置，其特征在于， 所述温度估计装置还具备变更所述系数的系数变更部， 所述系数变更部构成为:基于所述电动机是否具备冷却装置、以及在所述电动机具备 冷却装置的情况下进一步基于该冷却装置的冷却性能来变更所述系数。6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的温度估计装置，其特征在于， 所述温度估计装置还具备过热判定部，该过热判定部基于由所述温度估计部估计出的 所述测定对象部的估计温度来判定所述电动机是否处于过热状态。
【文档编号】G01K7/22GK105823571SQ201610036845
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月20日
【发明人】杉本靖典
【申请人】发那科株式会社