本發(fā)明涉及通過脈沖寬度調(diào)制來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制裝置、電動(dòng)機(jī)控制方法以及電動(dòng)機(jī)控制程序。

背景技術(shù)：

以往，在驅(qū)動(dòng)機(jī)床等的電動(dòng)機(jī)中控制旋轉(zhuǎn)量、速度或扭矩等。電動(dòng)機(jī)控制裝置根據(jù)來自電動(dòng)機(jī)的各種反饋值決定電壓指令值，把通過脈沖寬度調(diào)制(pwm；pulsewidthmodulation)方式調(diào)制得出的電壓施加到電動(dòng)機(jī)的繞組，由此驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)。

像這樣的電動(dòng)機(jī)，在加減速時(shí)使用最大限度的電流，但為了防止由持續(xù)使用所造成的過熱，設(shè)置了電流限制值。即電動(dòng)機(jī)的溫度越高，流過電動(dòng)機(jī)的電流值被限制得越低。

另外，在pwm控制中，已知通過提高脈沖信號(hào)的頻率(pwm頻率)，也減少電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。

另一方面，如果pwm頻率變高，則在構(gòu)成放大器的逆變器中開關(guān)元件的開關(guān)周期變短，因此放大器的發(fā)熱增大。

因此，提出了當(dāng)電動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)，通過降低pwm頻率使放大器側(cè)的溫度降低的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

然而，為了保護(hù)放大器而降低pwm頻率是使電動(dòng)機(jī)溫度上升的主要原因。與此相對(duì)，在通過監(jiān)視電動(dòng)機(jī)以及放大器的溫度來調(diào)整pwm頻率時(shí)，平衡兩個(gè)溫度的處理會(huì)變得復(fù)雜，因此很難適當(dāng)?shù)乜刂齐妱?dòng)機(jī)以及放大器的溫度。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-189181號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠一邊保護(hù)放大器一邊適當(dāng)?shù)匾种齐妱?dòng)機(jī)溫度上升的電動(dòng)機(jī)控制裝置以及電動(dòng)機(jī)控制方法。

本發(fā)明所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置(例如，后述的電動(dòng)機(jī)控制裝置1)是通過脈沖寬度調(diào)制來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(例如，后述的電動(dòng)機(jī)3)的電動(dòng)機(jī)控制裝置，具備：取得所述電動(dòng)機(jī)的溫度的溫度取得部(例如，后述的溫度取得部11)；根據(jù)所述溫度來決定驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的電流的限制值的限制值決定部(例如，后述的限制值決定部12)；根據(jù)所述限制值來決定在放大器(例如，后述的放大器2)中產(chǎn)生的pwm頻率的頻率決定部(例如，后述的頻率決定部13)。

所述頻率決定部將所述限制值和預(yù)定值進(jìn)行比較，當(dāng)所述限制值不足所述預(yù)定值時(shí)，可以決定為比所述預(yù)定值以上時(shí)更高的頻率。

所述預(yù)定值可以是分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)pwm頻率而設(shè)定的所述放大器的容許電流值。

本發(fā)明所涉及的電動(dòng)機(jī)控制方法是通過脈沖寬度調(diào)制來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制方法，由計(jì)算機(jī)執(zhí)行下列步驟：取得所述電動(dòng)機(jī)的溫度的溫度取得步驟；根據(jù)所述溫度來決定驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的電流的限制值的限制值決定步驟；根據(jù)所述限制值來決定在放大器中產(chǎn)生的pwm頻率的頻率決定步驟。

通過本發(fā)明，能夠一邊保護(hù)放大器，一邊適當(dāng)?shù)匾种齐妱?dòng)機(jī)的溫度上升。

附圖說明

圖1是表示實(shí)施方式所涉及的控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)溫度與電流的限制值之間的關(guān)系的圖。

圖3a是針對(duì)2種pwm頻率被切換地使用的情況，表示實(shí)施方式所涉及的電流的容許值與pwm頻率之間的關(guān)系的圖。

圖3b是針對(duì)3種pwm頻率被切換地使用的情況，表示實(shí)施方式所涉及的電流的容許值與pwm頻率之間的關(guān)系的圖。

圖4是表示實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置的處理的流程圖。

符號(hào)說明

1電動(dòng)機(jī)控制裝置；2放大器；3電動(dòng)機(jī)；11溫度取得部；12限制值決定部；13頻率決定部。

具體實(shí)施方式

以下針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)例子進(jìn)行說明。

圖1是表示包含本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置1的控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的圖。

在本實(shí)施方式中，由電動(dòng)機(jī)控制裝置1經(jīng)由放大器2來驅(qū)動(dòng)機(jī)床中的主軸用電動(dòng)機(jī)3。此外，電動(dòng)機(jī)3不限定為主軸用的主軸電動(dòng)機(jī)，本實(shí)施方式的方法可以應(yīng)用于存在抑制加減速時(shí)的溫度上升的問題的各種電動(dòng)機(jī)。

電動(dòng)機(jī)控制裝置1為了控制電動(dòng)機(jī)3的旋轉(zhuǎn)速度，根據(jù)來自電動(dòng)機(jī)3的反饋信息，對(duì)放大器2指示pwm頻率以及電壓值。

放大器2通過開關(guān)元件把所指示的電壓值轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)并施加到電動(dòng)機(jī)3，由此控制電動(dòng)機(jī)3的電流。

電動(dòng)機(jī)3通過從放大器供給的電流使主軸旋轉(zhuǎn)，并把旋轉(zhuǎn)速度等反饋到電動(dòng)機(jī)控制裝置1。在本實(shí)施方式中，還把通過安裝在電動(dòng)機(jī)繞組上的傳感器所測(cè)量出的溫度數(shù)據(jù)提供給電動(dòng)機(jī)控制裝置1。

電動(dòng)機(jī)控制裝置1具備溫度取得部11、限制值決定部12以及頻率決定部13。這些功能部是通過控制部(cpu)執(zhí)行保存在存儲(chǔ)部中的預(yù)定軟件(電動(dòng)機(jī)控制程序)而實(shí)現(xiàn)的。

溫度取得部11取得電動(dòng)機(jī)3的溫度。具體的，溫度取得部11從傳感器取得電動(dòng)機(jī)3的繞組溫度。此外，溫度的取得手段并不限定于此，也可以在能夠取得同等溫度、或能夠換算為同等溫度的位置設(shè)置溫度傳感器。

限制值決定部12根據(jù)由溫度取得部11所取得的溫度來決定驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3的電流的限制值。

該限制值是使電動(dòng)機(jī)3加減速時(shí)的最大電流值。通常電動(dòng)機(jī)3通過最大電流來進(jìn)行加速以及減速，因此此時(shí)容易發(fā)生電動(dòng)機(jī)3的溫度上升。因此，對(duì)應(yīng)于溫度變高來較低地設(shè)定電流的限制值。

頻率決定部13根據(jù)由限制值決定部12所決定的限制值來決定在放大器2中產(chǎn)生的pwm頻率。

具體的，頻率決定部13將電流的限制值和預(yù)定值進(jìn)行比較，當(dāng)限制值不足預(yù)定值時(shí)，決定為比預(yù)定值以上時(shí)更高的頻率。

在這里，預(yù)定值是分別對(duì)應(yīng)多個(gè)pwm頻率而設(shè)定的放大器2的容許電流值。即，當(dāng)將電流的限制值與針對(duì)2個(gè)pwm頻率中較高的頻率所設(shè)定的容許電流值進(jìn)行比較的結(jié)果為，限制值降低至不足容許電流值時(shí)，為了抑制電動(dòng)機(jī)3的溫度上升，頻率決定部13把pwm頻率切換到較高一方。另外，當(dāng)比較結(jié)果為限制值上升至容許電流值以上時(shí)，為了保護(hù)放大器2，頻率決定部13把pwm頻率切換到較低一方。

圖2是表示本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)溫度與電流的限制值之間的關(guān)系的圖。

為了防止電動(dòng)機(jī)3過熱，電流的限制值隨著變?yōu)楦邷囟辉O(shè)定得較低。例如，限制值直到預(yù)定溫度t1為止維持電流值x(100％的輸出)，如果超過溫度t1，則根據(jù)與溫度t1之間的差值而線性減少。

限制值決定部12可以通過預(yù)定的函數(shù)運(yùn)算來計(jì)算這樣的電流的限制值。或者預(yù)先存儲(chǔ)定義了溫度與限制值之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)，限制值決定部12也可以通過參照該數(shù)據(jù)來提取或插補(bǔ)決定限制值。

當(dāng)可以設(shè)定2種pwm頻率時(shí)，在通常的低溫時(shí)使用低頻率側(cè)的pwm頻率(通常pwm)。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)3被持續(xù)使用，溫度超過t1而上升時(shí)，電流的限制值減小。此時(shí)，通過進(jìn)一步使用高頻率側(cè)的pwm頻率(高速pwm)能夠抑制溫度上升，但是為了保護(hù)放大器2，存在電流的容許值a。該容許值a為使用高速pwm時(shí)被容許的最大電流值，不應(yīng)該在超過容許值a的電流值切換到高速pwm。

因此，如果電動(dòng)機(jī)3的電流的限制值比容許值降低，則切換到高速pwm，如果恢復(fù)到容許值以上，則再次切換到通常pwm。

圖3a以及圖3b是表示本實(shí)施方式所涉及的放大器2的電流的容許值與pwm頻率之間的關(guān)系的圖。

在本實(shí)施方式中所決定的pwm頻率不限于2種，也可以使用2種以上的多個(gè)pwm頻率。

圖3a表示切換使用2種pwm頻率的情況。

相對(duì)于高頻率側(cè)的pwm頻率ω2(>ω1)時(shí)的放大器2的電流的容許值a2，當(dāng)電動(dòng)機(jī)3的電流的限制值較低時(shí)選擇pwm頻率ω2，較高時(shí)選擇pwm頻率ω1。

圖3b表示切換使用3種pwm頻率的情況。

當(dāng)從低頻率側(cè)按順序地準(zhǔn)備ω1＜ω2＜ω3的pwm頻率時(shí)，分別針對(duì)pwm頻率ω3設(shè)定了放大器2的電流的容許值a3，針對(duì)pwm頻率ω2設(shè)定了容許值a2。

以這些容許值a2以及a3為界，當(dāng)電動(dòng)機(jī)3的電流的限制值不足a3時(shí)選擇pwm頻率ω3，當(dāng)為a3以上且不足a2時(shí)選擇pwm頻率ω2，當(dāng)為a2以上時(shí)選擇pwm頻率ω1。

圖4是表示本實(shí)施方式所涉及的電動(dòng)機(jī)控制裝置1的處理的流程圖。

在電動(dòng)機(jī)控制裝置1的控制部中，在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3的期間連續(xù)地或以預(yù)定周期反復(fù)執(zhí)行本處理。

此外，在本處理中，根據(jù)條件而選擇2種pwm頻率的某一個(gè)。

在步驟s1中，溫度取得部11從傳感器取得電動(dòng)機(jī)3的繞組溫度。

在步驟s2中，限制值決定部12計(jì)算在步驟s1取得的繞組溫度與預(yù)定溫度(圖2的溫度t1)之間的差值。

在步驟s3中，限制值決定部12根據(jù)在步驟s2計(jì)算出的溫度的差值來計(jì)算電動(dòng)機(jī)3中的電流的限制值。

在步驟s4中，頻率決定部13判斷在步驟s3計(jì)算出的電流的限制值是否比高頻率側(cè)的pwm頻率下的放大器2中的電流的容許值小。當(dāng)該判斷為“是”時(shí)，處理轉(zhuǎn)移至步驟s5，當(dāng)判斷為“否”時(shí)，處理轉(zhuǎn)移至步驟s6。

在步驟s5中，放大器2中流過的電流最大(限制值)也小于高速pwm下的容許值，因此頻率決定部13把pwm頻率設(shè)定到高頻率側(cè)。

在步驟s6中，由于放大器2中流過的電流有時(shí)超過高速pwm下的容許值，因此頻率決定部13把pwm頻率設(shè)定到低頻率側(cè)。

如上所述，通過本實(shí)施方式，電動(dòng)機(jī)控制裝置1根據(jù)基于電動(dòng)機(jī)溫度的電流的限制值，來決定在放大器2中產(chǎn)生的pwm頻率。因此，電動(dòng)機(jī)控制裝置1根據(jù)電流值能夠決定能夠保護(hù)放大器2的合適的pwm頻率，從而能夠一邊保護(hù)放大器2一邊適當(dāng)?shù)匾种齐妱?dòng)機(jī)3的溫度上升。

另外，電動(dòng)機(jī)控制裝置1通過把電流的限制值與預(yù)定值進(jìn)行比較來決定pwm頻率為高頻率或低頻率，因此在能夠保護(hù)放大器2的范圍中能夠容易地決定抑制電動(dòng)機(jī)3的溫度上升的合適的pwm頻率。

另外，電動(dòng)機(jī)控制裝置1把針對(duì)每個(gè)pwm頻率所設(shè)定的放大器2中的電流的容許值用作閾值，因此能夠決定能夠保護(hù)放大器2的范圍的合適的pwm頻率。

以上，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式。另外，本實(shí)施方式所公開的效果只是列舉了由本發(fā)明所產(chǎn)生的最合適的效果，本發(fā)明的效果不限定于本實(shí)施方式所公開的內(nèi)容。

在本實(shí)施方式中，pwm頻率是從多個(gè)頻率中選擇出的，但是頻率的決定方法不限定于此。例如，也可以通過基于計(jì)算出的電流的限制值的預(yù)定運(yùn)算來決定頻率。

電動(dòng)機(jī)控制裝置1所涉及的控制方法通過軟件而被實(shí)現(xiàn)。當(dāng)通過軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，構(gòu)成該軟件的程序被安裝到計(jì)算機(jī)(電動(dòng)機(jī)控制裝置1)中。另外，這些程序可以記錄到可移動(dòng)介質(zhì)中向用戶發(fā)布，也可以通過經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)下載到用戶的計(jì)算機(jī)中而被發(fā)布。這些程序還可以不被下載而作為經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的web服務(wù)來提供至用戶的計(jì)算機(jī)(電動(dòng)機(jī)控制裝置1)。