本發(fā)明涉及通過脈沖寬度調制來驅動電動機的電動機控制裝置、電動機控制方法以及電動機控制程序。

背景技術：

以往，在驅動機床等的電動機中控制旋轉量、速度或扭矩等。電動機控制裝置根據(jù)來自電動機的各種反饋值決定電壓指令值，把通過脈沖寬度調制(pwm；pulsewidthmodulation)方式調制得出的電壓施加到電動機的繞組，由此驅動控制電動機。

像這樣的電動機，在加減速時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，設置了電流限制值。即電動機的溫度越高，流過電動機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的頻率(pwm頻率)，也減少電動機發(fā)熱。

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

因此，提出了當電動機溫度低時，通過降低pwm頻率使放大器側的溫度降低的方法(例如，參照專利文獻1)。

然而，為了保護放大器而降低pwm頻率是使電動機溫度上升的主要原因。與此相對，在通過監(jiān)視電動機以及放大器的溫度來調整pwm頻率時，平衡兩個溫度的處理會變得復雜，因此很難適當?shù)乜刂齐妱訖C以及放大器的溫度。

專利文獻1：日本特開2009-189181號公報

技術實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明所涉及的電動機控制裝置(例如，后述的電動機控制裝置1)是通過脈沖寬度調制來驅動電動機(例如，后述的電動機3)的電動機控制裝置，具備：取得所述電動機的溫度的溫度取得部(例如，后述的溫度取得部11)；根據(jù)所述溫度來決定驅動所述電動機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定值進行比較，當所述限制值不足所述預定值時，可以決定為比所述預定值以上時更高的頻率。

所述預定值可以是分別對應于多個pwm頻率而設定的所述放大器的容許電流值。

本發(fā)明所涉及的電動機控制方法是通過脈沖寬度調制來驅動電動機的電動機控制方法，由計算機執(zhí)行下列步驟：取得所述電動機的溫度的溫度取得步驟；根據(jù)所述溫度來決定驅動所述電動機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生的pwm頻率的頻率決定步驟。

通過本發(fā)明，能夠一邊保護放大器，一邊適當?shù)匾种齐妱訖C的溫度上升。

附圖說明

圖1是表示實施方式所涉及的控制系統(tǒng)整體結構的圖。

圖2是表示實施方式所涉及的電動機溫度與電流的限制值之間的關系的圖。

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

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

圖4是表示實施方式所涉及的電動機控制裝置的處理的流程圖。

符號說明

1電動機控制裝置；2放大器；3電動機；11溫度取得部；12限制值決定部；13頻率決定部。

具體實施方式

以下針對本發(fā)明的實施方式的一個例子進行說明。

圖1是表示包含本實施方式所涉及的電動機控制裝置1的控制系統(tǒng)整體結構的圖。

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

電動機控制裝置1為了控制電動機3的旋轉速度，根據(jù)來自電動機3的反饋信息，對放大器2指示pwm頻率以及電壓值。

放大器2通過開關元件把所指示的電壓值轉換為脈沖信號并施加到電動機3，由此控制電動機3的電流。

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

電動機控制裝置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)行保存在存儲部中的預定軟件(電動機控制程序)而實現(xiàn)的。

溫度取得部11取得電動機3的溫度。具體的，溫度取得部11從傳感器取得電動機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動電動機3的電流的限制值。

該限制值是使電動機3加減速時的最大電流值。通常電動機3通過最大電流來進行加速以及減速，因此此時容易發(fā)生電動機3的溫度上升。因此，對應于溫度變高來較低地設定電流的限制值。

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中產生的pwm頻率。

具體的，頻率決定部13將電流的限制值和預定值進行比較，當限制值不足預定值時，決定為比預定值以上時更高的頻率。

在這里，預定值是分別對應多個pwm頻率而設定的放大器2的容許電流值。即，當將電流的限制值與針對2個pwm頻率中較高的頻率所設定的容許電流值進行比較的結果為，限制值降低至不足容許電流值時，為了抑制電動機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，當比較結果為限制值上升至容許電流值以上時，為了保護放大器2，頻率決定部13把pwm頻率切換到較低一方。

圖2是表示本實施方式所涉及的電動機溫度與電流的限制值之間的關系的圖。

為了防止電動機3過熱，電流的限制值隨著變?yōu)楦邷囟辉O定得較低。例如，限制值直到預定溫度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可以通過預定的函數(shù)運算來計算這樣的電流的限制值。或者預先存儲定義了溫度與限制值之間的關系的數(shù)據(jù)，限制值決定部12也可以通過參照該數(shù)據(jù)來提取或插補決定限制值。

當可以設定2種pwm頻率時，在通常的低溫時使用低頻率側的pwm頻率(通常pwm)。

當電動機3被持續(xù)使用，溫度超過t1而上升時，電流的限制值減小。此時，通過進一步使用高頻率側的pwm頻率(高速pwm)能夠抑制溫度上升，但是為了保護放大器2，存在電流的容許值a。該容許值a為使用高速pwm時被容許的最大電流值，不應該在超過容許值a的電流值切換到高速pwm。

因此，如果電動機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頻率之間的關系的圖。

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

圖3a表示切換使用2種pwm頻率的情況。

相對于高頻率側的pwm頻率ω2(>ω1)時的放大器2的電流的容許值a2，當電動機3的電流的限制值較低時選擇pwm頻率ω2，較高時選擇pwm頻率ω1。

圖3b表示切換使用3種pwm頻率的情況。

當從低頻率側按順序地準備ω1＜ω2＜ω3的pwm頻率時，分別針對pwm頻率ω3設定了放大器2的電流的容許值a3，針對pwm頻率ω2設定了容許值a2。

以這些容許值a2以及a3為界，當電動機3的電流的限制值不足a3時選擇pwm頻率ω3，當為a3以上且不足a2時選擇pwm頻率ω2，當為a2以上時選擇pwm頻率ω1。

圖4是表示本實施方式所涉及的電動機控制裝置1的處理的流程圖。

在電動機控制裝置1的控制部中，在驅動電動機3的期間連續(xù)地或以預定周期反復執(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。

在步驟s1中，溫度取得部11從傳感器取得電動機3的繞組溫度。

在步驟s2中，限制值決定部12計算在步驟s1取得的繞組溫度與預定溫度(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計算出的溫度的差值來計算電動機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計算出的電流的限制值是否比高頻率側的pwm頻率下的放大器2中的電流的容許值小。當該判斷為“是”時，處理轉移至步驟s5，當判斷為“否”時，處理轉移至步驟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頻率設定到高頻率側。

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

如上所述，通過本實施方式，電動機控制裝置1根據(jù)基于電動機溫度的電流的限制值，來決定在放大器2中產生的pwm頻率。因此，電動機控制裝置1根據(jù)電流值能夠決定能夠保護放大器2的合適的pwm頻率，從而能夠一邊保護放大器2一邊適當?shù)匾种齐妱訖C3的溫度上升。

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

另外，電動機控制裝置1把針對每個pwm頻率所設定的放大器2中的電流的容許值用作閾值，因此能夠決定能夠保護放大器2的范圍的合適的pwm頻率。

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

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

電動機控制裝置1所涉及的控制方法通過軟件而被實現(xiàn)。當通過軟件實現(xiàn)時，構成該軟件的程序被安裝到計算機(電動機控制裝置1)中。另外，這些程序可以記錄到可移動介質中向用戶發(fā)布，也可以通過經(jīng)由網(wǎng)絡下載到用戶的計算機中而被發(fā)布。這些程序還可以不被下載而作為經(jīng)由網(wǎng)絡的web服務來提供至用戶的計算機(電動機控制裝置1)。