特許 6973311 処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6973311

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】処理装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/64 20160101AFI20211111BHJP

   H02P 23/14 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H02P29/64

   H02P23/14

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-126827(P2018-126827)

(22)【出願日】2018年7月3日

(65)【公開番号】特開2020-10432(P2020-10432A)

(43)【公開日】2020年1月16日

【審査請求日】2020年12月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123319

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 武彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100123098

【弁理士】

【氏名又は名称】今堀 克彦

(74)【代理人】

【識別番号】100106622

【弁理士】

【氏名又は名称】和久田 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100138357

【弁理士】

【氏名又は名称】矢澤 広伸

(72)【発明者】

【氏名】田中 政仁

(72)【発明者】

【氏名】恵木 守

(72)【発明者】

【氏名】大野 悌

【審査官】 安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０６３５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５９３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１７７８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１７１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５１３９７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２９／６４

Ｈ０２Ｐ ２３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定する処理装置であって、
前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得し、更に、該巻線の温度が該第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得する温度推移取得部と、
前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定し、更に前記上昇推移と該決定された該固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定する、決定部と、
を備える、処理装置。

【請求項2】

前記温度推移取得部は、前記巻線の抵抗値に基づいて前記上昇推移及び前記下降推移を取得する、
請求項１に記載の処理装置。

【請求項3】

前記巻線への印加電圧を入力とし該巻線を流れる電流を出力したときの、前記モータにおける周波数応答を取得する周波数応答取得部と、
前記周波数応答に基づいて、前記巻線の抵抗値を算出する抵抗算出部と、
を更に、備える、請求項２に記載の処理装置。

【請求項4】

前記第１電圧印加においては第１周期の電圧印加が行われ、且つ、前記第２電圧印加においては第２周期の電圧印加が行われ、
前記抵抗算出部は、前記第１周期の電圧印加を入力したときの前記モータの出力電流に従って前記周波数応答取得部により取得された前記周波数応答に基づき、前記第１電圧印加時の前記巻線の抵抗値を算出し、前記第２周期の電圧印加を入力したときの前記モータの出力電流に従って前記周波数応答取得部により取得された前記周波数応答に基づき、前記第２電圧印加時の前記巻線の抵抗値を算出し、
前記温度推移取得部は、前記抵抗算出部により算出された前記巻線の抵抗値に基づいて、前記昇温推移と前記下降推移を取得する、
請求項３に記載の処理装置。

【請求項5】

前記温度推移取得部は、前記回転子が回転しない状態で前記上昇推移及び前記下降推移を取得し、
前記決定部は、前記回転子が回転しない状態で取得された前記上昇推移と前記下降推移に基づいて、前記固定子温度特性モデル及び前記巻線温度特性モデルを決定し、
前記処理装置は、
前記回転子を所定の回転速度で回転させた状態で、前記巻線の温度を上昇させる第３電圧印加を行い、該巻線の温度推移である回転時上昇推移を取得する回転時温度推移取得部と、
前記第３電圧印加時の電圧印加条件と、前記決定部により決定された前記固定子温度特性モデル及び前記巻線温度特性モデルとに基づいて、前記回転時上昇推移での前記巻線の収束温度を推定する推定部と、
前記取得された回転時上昇推移での前記巻線の収束温度と、前記推定された巻線の収束温度とに基づいて、前記決定部により決定された前記固定子温度特性モデルを新たな固定子温度特性モデルに更新する更新部と、
を更に備える、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の処理装置。

【請求項6】

巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定する方法であって、
前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得するステップと、
前記巻線の温度が前記第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得するステップと、
前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定するステップと、
前記上昇推移と前記決定された固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定するステップと、
を含む、巻線温度算出モデルの決定方法。

【請求項7】

巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定するように構成された処理装置に、
前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得するステップと、
前記巻線の温度が前記第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得するステップと、
前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定するステップと、
前記上昇推移と前記決定された固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定するステップと、
を実行させる、巻線温度算出モデルの決定プログラム。

【請求項8】

巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む既知の固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定する処理装置であって、
前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度が該第１温度に収束するまでの上昇推移を取得する温度推移取得部と、
前記上昇推移と前記既知の固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定する、決定部と、
を備える、処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの電子サーマルに関するモデルパラメータの調整を行う処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータは様々な分野で使用されており、その使用条件である回転速度やモータ負荷等も様々である。また、モータの周囲雰囲気も必ずしも一定ではなく、一般的には、モータの周囲温度が高くなるとモータからの放熱が行われにくくなり、その使用環境は過酷なものとなる。モータを駆動する場合、過負荷環境下に置かれるとモータの巻線温度が過度に上昇し、巻線が焼損してしまうことがある。このような巻線の焼損を回避するために、サーミスタやサーモスタット等の温度センサをモータ内に埋め込み、これらにより巻線の温度を直接検出することで、モータの過負荷運転を回避する技術がある。ただし、このような場合、温度センサをモータ内に埋め込む必要があり、また温度センサを正確に所定位置に配置させないと、巻線の温度を適切に検出することが難しくなる。

【0003】

そこで、温度センサ等のように直接的なセンサを使用せずに、モータに流す電流指令から負荷状況を計算し、巻線の過昇温を判定する電子サーマルに関する技術が開発されている。このような電子サーマルでは、ソフトウェア上で巻線の過昇温が判断されることになる。例えば、特許文献１に示す技術では、モータに印加した電圧、電流、該モータの誘起電圧等のパラメータに基づいて巻線抵抗値を推定し、その推定された巻線抵抗値から巻線温度を推定する。また、特許文献２に示す技術では、モータの始動時に測定した巻線抵抗値から始動時の巻線温度を推定し、その後にモータに流した電流に基づいて巻線温度の推移を推定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１５５８４号公報

【特許文献2】特開平９−２６１８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電子サーマル技術を用いて巻線の過昇温を回避するためには、当該モータに関連する諸元が明確になっているのが好ましい。すなわち、巻線の温度に関連する巻線の抵抗値やモータの誘起電圧等の物理的なパラメータが明確であれば、巻線の温度をより正確に推定することが可能となる。しかし、ドライバでモータを駆動する場合、そのモータの物理的パラメータが必ずしも明確になっているとは限らない。このような場合には、当該ドライバでそのモータを駆動することができたとしても、電子サーマル技術による巻線の過昇温抑制を正確に実行することが困難となるおそれがある。

【0006】

また、モータは構造上、固定子に巻線が巻かれているため、巻線は固定子からも熱的な影響を受け得る。すなわち、巻線の過昇温を判定するためには、巻線のみの温度推移を推定するだけでは不十分であり、固定子と巻線との相関を考慮して巻線温度を推定した上で、その過昇温を判断するのが好ましいと考えられる。しかし、従来技術では固定子と巻線との熱的相関に関する言及が十分になされていない。

【0007】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、モータの電子サーマルに関し、巻線の温度推定を正確に行う技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明においては、上記課題を解決するために、モータに電圧印加を行い巻線温度を上昇させ、その後に異なる電圧印加を行って巻線温度を下降させたときの、その上昇推移と下降推移とに基づいて、モータの電子サーマルのための固定子温度特性モデルと巻線温度特性モデルとを決定する構成を採用した。このように固定子に関連する特性モデルと巻線に関連する特性モデルを決定することで、電子サーマルによりモータ巻線の温度をより正確に推定することができる。

【0009】

詳細には、本開示は、巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定する処理装置であって、前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得し、更に、該巻線の温度が該第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得する温度推移取得部と、前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定し、更に前記上昇推移と該決定された該固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定する、決定部と、を備える。

【0010】

本開示の処理装置は、巻線温度を上昇させる第１電圧印加を行った後に、巻線温度を下降させるための第２電圧印加を行う。第２電圧印加は、巻線温度が第２温度へ降下し収束するような電圧印加であればよく、巻線に対する電圧印加を全く行わない形態をも含む。このときの巻線温度の下降推移は、モータの固定子の熱的特性が支配的であることに着目し、当該下降推移に基づいて固定子関連パラメータを算出して、固定子温度特性モデルが決定される。固定子温度特性モデルは、モータにおいて仮想的に巻線の熱的影響を除いたときの、固定子の温度特性を算出するためのモデルである。なお、当該モデルに含まれる固定子関連パラメータとしては、固定子に関する熱抵抗や熱時定数等が例示できる。

【0011】

また、第１電圧印加の際の巻線温度の上昇推移は、モータの固定子と巻線のそれぞれが影響を及ぼしているが、上記の通り先に固定子温度特性モデルは決定されているため、それに基づいて推定される固定子による影響を差し引くことで、巻線関連パラメータを算出して、巻線温度特性モデルが決定される。巻線温度特性モデルは、モータにおいて仮想的に固定子の熱的影響を除いたときの、巻線の温度特性を算出するためのモデルである。なお、当該モデルに含まれる巻線関連パラメータとしては、巻線に関する熱抵抗や熱時定数等が例示できる。このように電子サーマルに関する固定子温度特性モデルと巻線温度特性モデルが決定され、両モデルを用いることで固定子と巻線との熱的相関が十分に考慮された巻線温度の推定が実現される。そして、上記処理装置では、測定された温度推移を利用して電子サーマルのための両モデルを決定しているため、モータの物理的パラメータ値が不明な場合であっても適用でき、以て電子サーマルにおける巻線温度を正確に推定することが可能となる。

【0012】

上記の処理装置において、前記温度推移取得部は、前記巻線の抵抗値に基づいて前記上昇推移及び前記下降推移を取得してもよい。これにより、固定子温度特性モデルと巻線温度特性モデルを決定する際に、巻線温度の推移を測定するための検出装置をモータに配置する必要が無くなる。

【0013】

また、上記の処理装置は、前記巻線への印加電圧を入力とし該巻線を流れる電流を出力したときの、前記モータにおける周波数応答を取得する周波数応答取得部と、前記周波数
応答に基づいて、前記巻線の抵抗値を算出する抵抗算出部と、を更に備えてもよい。このように巻線の電気的特性に着目してその周波数応答を利用することで、巻線の抵抗値検出のために巻線に印加する電圧を可及的に小さくでき、その電圧印加に起因する巻線温度の変動を抑制し、より正確な巻線の抵抗値の測定が可能となる。

【0014】

また、上記の処理装置において、前記第１電圧印加においては第１周期の電圧印加が行われ、且つ、前記第２電圧印加においては第２周期の電圧印加が行われてもよい。その場合、前記抵抗算出部は、前記第１周期の電圧印加を入力したときの前記モータの出力電流に従って前記周波数応答取得部により取得された前記周波数応答に基づき、前記第１電圧印加時の前記巻線の抵抗値を算出し、前記第２周期の電圧印加を入力したときの前記モータの出力電流に従って前記周波数応答取得部により取得された前記周波数応答に基づき、前記第２電圧印加時の前記巻線の抵抗値を算出し、そして、前記温度推移取得部は、前記抵抗算出部により算出された前記巻線の抵抗値に基づいて、前記昇温推移と前記下降推移を取得してもよい。このような構成では、上昇推移のための第１電圧印加は、その上昇推移に関連する巻線の抵抗値を測定するための電圧印加も兼ね、下降推移のための第２電圧印加は、その下降推移に関連する巻線の抵抗値を測定するための電圧印加も兼ねることになる。そのため、上昇推移と下降推移の測定に関し、巻線温度の変動を抑制し、より正確な巻線の抵抗値の測定が可能となる。

【0015】

また、上述までの処理装置において、前記温度推移取得部は、前記回転子が回転しない状態で前記上昇推移及び前記下降推移を取得し、前記決定部は、前記回転子が回転しない状態で取得された前記上昇推移と前記下降推移に基づいて、前記固定子温度特性モデル及び前記巻線温度特性モデルを決定してもよい。そして、前記処理装置は、前記回転子を所定の回転速度で回転させた状態で、前記巻線の温度を上昇させる第３電圧印加を行い、該巻線の温度推移である回転時上昇推移を取得する回転時温度推移取得部と、前記第３電圧印加時の電圧印加条件と、前記決定部により決定された前記固定子温度特性モデル及び前記巻線温度特性モデルとに基づいて、前記回転時上昇推移での前記巻線の収束温度を推定する推定部と、前記取得された回転時上昇推移での前記巻線の収束温度と、前記推定された巻線の収束温度とに基づいて、前記決定部により決定された前記固定子温度特性モデルを新たな固定子温度特性モデルに更新する更新部と、を更に備えてもよい。このような構成により、固定子温度特性モデルに、固定子で発生する鉄損の影響を考慮して巻線の温度推定が可能となる。なお、第３温度は、上記の第1温度と同じ温度であってもよく、また
は別の温度であってもよい。

【0016】

また、上記課題を解決するために、本開示を巻線温度算出モデルの決定方法の側面からも捉えることができる。すなわち、本開示は、巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定する方法である。当該方法は、前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得するステップと、前記巻線の温度が前記第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得するステップと、前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定するステップと、前記上昇推移と前記決定された固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定するステップと、を含む。また、上述までの処理装置に関し開示された技術思想は、技術的な齟齬が生じない限りにおいて、上記巻線温度算出モデルの決定方法に適用することができる。

【0017】

また、上記課題を解決するために、本開示を巻線温度算出モデルの決定プログラムの側
面からも捉えることができる。すなわち、本開示は、巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定するように構成された処理装置に、前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得するステップと、前記巻線の温度が前記第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得するステップと、前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定するステップと、前記上昇推移と前記決定された固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定するステップと、を実行させる巻線温度算出モデルの決定プログラムである。また、上述までの処理装置に関し開示された技術思想は、技術的な齟齬が生じない限りにおいて、上記巻線温度算出モデルの決定プログラムに適用することができる。

【0018】

また、本開示は、巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータの電子サーマルが有する、該巻線の温度を推定するための算出モデルであって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデルと、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む既知の固定子温度特性モデルと、を含む算出モデルを決定する処理装置であって、前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度が該第１温度に収束するまでの上昇推移を取得する温度推移取得部と、前記上昇推移と前記既知の固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定する、決定部と、を備える。

【発明の効果】

【0019】

モータの電子サーマルに関し、巻線の温度推定を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】巻線温度特性モデルと固定子温度特性モデルを含む算出モデルの構成を示す第１の図である。

【図2】算出モデルをモータに適合させるときにモータに印加する電圧の推移と、そのときの巻線温度の推移を示す図である。

【図3】モータが組み込まれて構成される制御システムの概略構成である。

【図4】図３に示す制御システムのサーボドライバで形成される制御構造を示す第１の図である。

【図5】図３に示す制御システムのサーボドライバで形成される制御構造を示す第２の図である。

【図6】サーボドライバで実行される、算出モデルのモータへの適合方法の処理の流れを示す第１のフローチャートである。

【図7】モータに印加される電圧の推移を示す図である。

【図8】巻線温度特性モデルと固定子温度特性モデルを含む算出モデルの構成を示す第２の図である。

【図9】サーボドライバで実行される、算出モデルのモータへの適合方法の処理の流れを示す第２のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

＜適用例＞
電子サーマルを有するモータにおいて当該電子サーマルにおいてモータ巻線の温度を推定するためのモデルパラメータの調整を行う処理装置の一例について、図１及び図２に基づいて説明する。なお、本開示の実施形態においては、モータは、その固定子に巻線が巻
かれるとともに回転子を有する構成であればよく、その具体的な構成は特定のものに限定されない。ここで、図１は、モータの電子サーマルが有する、巻線温度を算出するための算出モデル１００の概略構造を示している。また、図２は、図１に示す算出モデルで使用される算出用パラメータ、すなわち巻線関連パラメータ及び固定子関連パラメータを決定する際に、モータに印加され電圧推移、及びその際の巻線温度の推移を示す図である。

【0022】

図１に基づいて、電子サーマルが有する算出モデル１００について説明する。算出モデル１００は、モータの電子サーマルにおいて当該モータの巻線温度を算出するプログラムであり、その入力として当該モータにおける熱流が与えられると、当該モータの巻線温度を出力する。なお、当該熱流は、モータの巻線コイルの電気抵抗に起因して生じる、いわゆる銅損とみなすことができ、巻線コイルを流れる電流の二乗に比例する。そして、図１に示すように、算出モデル１００は、自身を構成するサブのモデルとして巻線温度特性モデル１０１と固定子温度特性モデル１０２とを含む。巻線温度特性モデル１０１は、モータにおいて仮想的に固定子の熱的影響を除いたときの、巻線の温度特性を算出するためのモデルであり、固定子温度特性モデル１０２は、モータにおいて仮想的に巻線の熱的影響を除いたときの、固定子の温度特性を算出するためのモデルである。このように算出モデル１００が両モデルを含み、更に図１に示すように各モデルの出力の和がモータの巻線温度として算出されることで、固定子と巻線との相関が考慮された上でモータの巻線温度が算出される構成となっている。

【0023】

ここで、巻線温度特性モデル１０１について説明する。巻線温度特性モデル１０１は、巻線の温度特性に関連するパラメータ（巻線関連パラメータ）である巻線に関する熱抵抗Ｒａや熱時定数Ｔａを含んで、下記の式１で表される。なお、熱抵抗Ｒａは、熱の伝えにくさを表す値で、単位時間で発生する熱量あたりの温度上昇量を意味するパラメータである。本実施形態では、モータの巻線を熱的に均質な物体として捉えたときの熱抵抗が採用される。また、熱時定数Ｔａは、巻線の温度変化に対する応答性の度合いを表すパラメータであり、巻線が初期の熱平衡状態から別の熱平衡状態に遷移する際に、その温度差の６３．２％変化するのに要する時間として定義される。
巻線温度特性モデル ＝ Ｒａ／（Ｔａ・ｓ＋１） ・・・（式１）

【0024】

次に、固定子温度特性モデル１０２について説明する。固定子温度特性モデル１０２は、固定子の温度特性に関連するパラメータ（固定子関連パラメータ）である固定子に関する熱抵抗Ｒｂや熱時定数Ｔｂを含んで、下記の式２で表される。なお、熱抵抗Ｒｂの定義は上記の熱抵抗Ｒａの定義と同じであり、本実施形態では、モータの固定子を熱的に均質な物体として捉えたときの熱抵抗が採用される。また、熱時定数Ｔｂは、固定子の温度変化に対する応答性の度合いを表すパラメータであり、上記の熱時定数Ｔａの定義と同じである。
固定子温度特性モデル ＝ Ｒｂ／（Ｔｂ・ｓ＋１） ・・・（式２）

【0025】

そして、算出モデル１００においては、入力（モータにおける熱流）が、巻線温度特性モデル１０１及び固定子温度特性モデル１０２に引き渡される。そして、各モデルの出力が加算されて、算出モデルの出力、すなわちモータ巻線の推定温度とされる。なお、各モデルの出力の加算の際に、各モデルの出力に対して所定のゲインを乗じた値を加算するようにしてもよい。このように算出モデル１００が構成されることで、モータの巻線温度が固定子と巻線との相関を考慮して推定されることになる。

【0026】

次に、図２に基づいて、巻線温度特性モデル１０１で使用される熱抵抗Ｒａ及び熱時定数Ｔａの算出、及び固定子温度特性モデル１０２で使用される熱抵抗Ｒｂ及び熱時定数Ｔｂの算出について説明する。なお、これらのパラメータＲａ、Ｒｂ、Ｔａ、Ｔｂを総じてモデルパラメータとも称する。図２の上段に示す印加電圧の推移では、時刻Ｔ１〜Ｔ２の
期間においては、巻線温度を初期の平衡状態の温度ｔ０から第１温度ｔ１となる平衡状態まで上昇させるための、モータへの電圧印加である第１電圧印加が行われている。この時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間ではモータの巻線温度が図２の下段に示すように上昇するため、当該期間の巻線温度推移を「上昇推移」と称する。第１電圧印加時にはモータの回転子が回転しないようにｄ軸のみに電流が流れるように、電圧Ｖ１が印加される。このときの印加電圧Ｖ１は、上記モデルパラメータの算出に好適となるようにモータ温度を上昇させる印加電圧であればよく、例えば、モータの定格電力に対応する電圧とすることができる。

【0027】

更に、図２の上段に示す印加電圧の推移において、巻線温度が第１温度に収束した時刻Ｔ２以降の、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間においては、巻線温度を第１温度ｔ１の平衡状態から第２温度ｔ２となる平衡状態まで下降させるための、モータへの電圧印加である第２電圧印加が行われている。この時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間ではモータの巻線温度が図２の下段に示すように下降するため、当該期間の巻線温度推移を「下降推移」と称する。図２に示す実施形態での第２電圧印加時の電圧はＶ２とされ、モータ２の巻線温度を顕著に降下させる観点から電圧Ｖ２は可及的に小さい方がよい。また、第２電圧印加では、モータへの電圧印加が実質的に行われていなくてもよい、すなわち電圧Ｖ２が０Ｖでもよい。このように電圧印加を行わない形態、換言すれば印加電圧を０Ｖとする電圧印加の形態も、第２電圧印加には含まれる。第２電圧印加時にもモータの回転子が回転しないように電圧印加が行われる。

【0028】

そして、Ｒａ、Ｒｂ、Ｔａ、Ｔｂのモデルパラメータは、時刻Ｔ１〜Ｔ２の上昇推移及び時刻Ｔ２〜Ｔ３の下降推移に基づいて算出される。モータにおいて巻線の熱容量は固定子の熱容量よりも十分に小さいと考えることができるため、モータへの投入電力が比較的少ない下降推移では巻線の熱的影響は無視することができる。そのため、当該下降推移では、固定子の熱的影響が支配的であると考えることが妥当である。そこで、下降推移に基づいて固定子の温度特性に関連する熱抵抗Ｒｂ及び熱時定数Ｔｂが算出される。具体的には、巻線温度がＴ１から温度差Ｔ２−Ｔ１の６３．２％分下降するのに要した時間を熱時定数Ｔｂとする。また、温度差Ｔ２−Ｔ１、及びそのときの投入電力等に基づいて熱抵抗Ｒｂが算出される。

【0029】

ここで、上昇推移では巻線の温度推移は、巻線自身の熱的特性と固定子の熱的特性とが相関し合った結果に形成されたものと考えることができる。そこで、上昇推移に基づいて固定子と巻線を一体としてみなした場合の温度特性に関連する熱抵抗Ｒ’及び熱時定数Ｔ’が算出され、それぞれから既に算出されている固定子に関連する熱抵抗Ｒｂ、熱時定数Ｔｂの影響分が除かれることで、巻線の温度特性に関連する熱抵抗Ｒａ及び熱時定数Ｔａが算出される。

【0030】

このように算出されたモデルパラメータを用いて巻線温度特性モデル１０１と固定子温度特性モデル１０２とを形成し、そして両モデルを含む算出モデル１００を決定する。このように決定された算出モデル１００を用いることで、モータの巻線温度をその固定子と巻線との相関を考慮して推定することが可能となる。

【0031】

＜第１の実施例＞
図３は、本実施形態の処理装置としても作動するサーボドライバ４を含む制御システムの概略構成図である。当該制御システムは、ネットワーク１と、モータ２と、負荷装置３と、サーボドライバ４と、標準ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)５とを備える。
当該制御システムは、モータ２とともに負荷装置３を駆動制御するためのシステムである。そして、モータ２及び負荷装置３が、当該制御システムによって制御される制御対象６とされる。ここで、負荷装置３としては、各種の機械装置（例えば、産業用ロボットのアームや搬送装置）が例示できる。また、モータ２はその負荷装置３を駆動するアクチュエ
ータとして負荷装置３内に組み込まれている。例えば、モータ２は、巻線が巻かれた固定子（ステータ）と回転子を有するＡＣサーボモータである。なお、モータ２には図示しないエンコーダが取り付けられており、当該エンコーダによりモータ２の動作に関するパラメータ信号がサーボドライバ４にフィードバック送信されている。このフィードバック送信されるパラメータ信号（以下、フィードバック信号という）は、たとえばモータ２の回転軸の回転位置（角度）についての位置情報、その回転軸の回転速度の情報等を含む。

【0032】

サーボドライバ４は、ネットワーク１を介して標準ＰＬＣ５からモータ２の動作（モーション）に関する動作指令信号を受けるとともに、モータ２に接続されているエンコーダから出力されたフィードバック信号を受ける。サーボドライバ４は、標準ＰＬＣ５からの動作指令信号およびエンコーダからのフィードバック信号に基づいて、モータ２の駆動に関するサーボ制御、すなわち、モータ２の動作に関する指令値を算出するとともに、モータ２の動作がその指令値に追従するように、モータ２に駆動電流を供給する。なお、この供給電流は、交流電源７からサーボドライバ４に対して送られる交流電力が利用される。本実施例では、サーボドライバ４は三相交流を受けるタイプのものであるが、単相交流を受けるタイプのものでもよい。なお、サーボドライバ４によるサーボ制御については、サーボドライバ４が有する位置制御器４１、速度制御器４２、電流制御器４３を利用したフィードバック制御であり、その詳細については図２に基づいて後述する。

【0033】

ここで、図３に示すように、サーボドライバ４は、位置制御器４１、速度制御器４２、電流制御器４３を備え、これらの処理により上記サーボ制御が実行される。また、サーボドライバ４は、モータ２を過負荷による損傷から保護するために電子サーマル部１５０（図４を参照）を有している。この電子サーマル部１５０は、モータ２の巻線温度を推定し、その推定温度に基づいてモータ２の過負荷状態を判断する。そこで、図４に示す、サーボドライバ４に形成される制御構造に基づいて、サーボドライバ４による上記サーボ制御及び電子サーマル部１５０によるモータ２の保護制御の説明を行う。当該制御構造は、所定の演算装置及び記メモリ等を有するサーボドライバ４において所定の制御プログラムが実行されることで形成される。

【0034】

位置制御器４１は、例えば、比例制御（Ｐ制御）を行う。具体的には、標準ＰＬＣ５から通知された位置指令と検出位置との偏差である位置偏差に、位置比例ゲインＫｐｐを乗ずることにより速度指令を算出する。なお、位置制御器４１は、予め制御パラメータとして、位置比例ゲインＫｐｐを有している。次に、速度制御器４２は、例えば、比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。具体的には、位置制御器４１により算出された速度指令と検出速度との偏差である速度偏差の積分量に速度積分ゲインＫｖｉを乗じ、その算出結果と当該速度偏差の和に速度比例ゲインＫｖｐを乗ずることにより、トルク指令を算出する。なお、速度制御器４２は、予め制御パラメータとして、速度積分ゲインＫｖｉと速度比例ゲインＫｖｐを有している。また、速度制御器４２はＰＩ制御に代えてＰ制御を行ってもよい。この場合には、速度制御器４２は、予め制御パラメータとして、速度比例ゲインＫｖｐを有することになる。次に、電流制御器４３は、速度制御器４２により算出されたトルク指令に基づいてアンプ４４を駆動するための指令電圧を生成する。生成された指令電圧に応じてアンプ４４がモータ２を駆動するための駆動電流を出力し、それによりモータ２が駆動制御される。電流制御器４３は、トルク指令に関するフィルタ（１次のローパスフィルタ）や一又は複数のノッチフィルタを含み、制御パラメータとして、これらのフィルタの性能に関するカットオフ周波数等を有している。

【0035】

そして、サーボドライバ４の制御構造は、速度制御器４２、電流制御器４３、制御対象６を前向き要素とする速度フィードバック系を含み、更に、当該速度フィードバック系と位置制御器４１を前向き要素とする位置フィードバック系を含んでいる。このように構成される制御構造によって、サーボドライバ４は標準ＰＬＣ５から供給される位置指令に追
従するようにモータ２をサーボ制御することが可能となる。

【0036】

このようにモータ２がサーボ制御される際に、モータ２に対して過大な負荷（例えば、モータ２の定格負荷を超える負荷）が比較的長時間掛けられると、モータ２の巻線に対して過大な電流が長時間流れることになるため、巻線温度が過度に上昇し、その焼損を招く恐れがある。このようなモータ２の過負荷状態での駆動を回避するために、サーボドライバ４は電子サーマル部１５０を有している。具体的には、電子サーマル部１５０は、図１に示す算出モデル１００と、過負荷判定部１１０を有している。上記の通り、算出モデル１００は、巻線温度特性モデル１０１と固定子温度特性モデル１０２を含み、モータ２における熱流が入力として与えられると、その結果モータ２の巻線が収束し得る巻線温度を出力する。そして、過負荷判定部１１０は、算出モデル１００の出力である巻線温度に基づいて、モータ２が過負荷状態に至る可能性があるか、換言するとモータ２の巻線が過度に昇温するおそれがあるかについて判定を行う。なお、過負荷判定部１１０によりモータ２が過負荷状態に置かれていると判定された場合には、サーボドライバ４は、モータ２を保護するためにその駆動を停止することができる。

【0037】

ここで、電子サーマル部１５０が有する算出モデル１００をサーボドライバ４の制御対象とされるモータ２に適合させるための制御構造について、図５に基づいて説明する。サーボドライバ４は、算出モデル１００のモータ２への適合のためにモデル適合部２００を有する。モデル適合部２００は、モータ２に対応する算出モデル１００のモデルパラメータ、すなわちモータ２に対応する、巻線温度特性モデル１０１の熱抵抗Ｒａ及び熱時定数Ｔａと、固定子温度特性モデル１０２の熱抵抗Ｒｂ及び熱時定数Ｔｂとを算出し、それらを用いて算出モデル１００をモータ２に適合させる。なお、算出モデル１００の適合時には、図４に示した電流制御器４３及びアンプ４４は利用されるが位置制御器４１及び速度制御器４２は利用されないため、図５においては位置制御器４１及び速度制御器４２の記載は省略している。

【0038】

ここで、モデル適合部２００は、印加制御部２１０、温度推移取得部２２０、決定部２３０を有している。印加制御部２１０は、算出モデル１００のモデルパラメータを算出するための電圧印加、すなわち図２の上段に示した第1電圧印加及び第２電圧印加を行うた
めの指令を電流制御器４３に対して出力する。なお、印加制御部２１０による電圧印加は、後述する温度推移取得部２２０により取得されるモータ２の巻線温度やその他のパラメータを利用することで、モデルパラメータの算出に適するように制御される。

【0039】

温度推移取得部２２０は、モータ２の巻線抵抗値に基づいて、算出モデル１００の適合時における巻線温度の推移、すなわち図３の下段に示した上昇推移及び下降推移を取得する。当該巻線温度の取得は、下記の式３に従って行われる。
巻線温度θ２＝Ｒ２／Ｒ１・（２３４．５＋θ１）−２３４．５ ・・・（式３）
Ｒ１は、電圧印加開始時（図２における時刻Ｔ１）の巻線抵抗値である。
θ１は、電圧印加開始時の巻線温度である。例えば、モータ２の周囲環境の大気温度（サーボドライバ４で取得可能な場合）やモータ２に取り付けられているエンコーダが有する温度センサの検出値を、θ１として利用できる。
Ｒ２は、電圧印加時における巻線抵抗値である。なお、巻線抵抗値Ｒ２の取得については、後述する。
温度推移取得部２２０は、印加制御部２１０による電圧印加と同時に、式３に従ってその際のモータ２の巻線温度を随時取得していく。

【0040】

決定部２３０は、温度推移取得部２２０により取得された上昇推移及び下降推移に基づいて、モータ２に対応する、巻線温度特性モデル１０１の熱抵抗Ｒａ及び熱時定数Ｔａと、固定子温度特性モデル１０２の熱抵抗Ｒｂ及び熱時定数Ｔｂとを算出する。これらのモ
デルパラメータの算出については、上述の通りである。更に、決定部２３０は、算出されたモデルパラメータを、算出モデル１００の巻線温度特性モデル１０１と固定子温度特性モデル１０２に適用し各モデルを決定する。この結果、図１に示した電子サーマル部１５０のための算出モデル１００は、サーボドライバ４によって制御されるモータ２そのものに適合されることになる。

【0041】

ここで、モデル適合部２００による算出モデル１００の適合方法について、図６に基づいて説明する。図６は、モデル適合部２００による算出モデル１００の適合方法の流れを示すフローチャートである。先ず、Ｓ１０１では、印加制御部２１０による第１電圧印加を開始する直前に、モータ２の巻線抵抗値（式３におけるＲ１）とその巻線温度（式３におけるθ１）を取得する初期化処理を行う。巻線抵抗値は、モータの端子間に測定用の電圧を印加しその際の電流値に基づいて算出される。また、この初期化処理における巻線温度は、モータ２が周囲環境に十分に長く置かれていることをもって、その巻線温度は外気温度と同程度と考えることができる。そこで、外気温度やモータ２に設置されているエンコーダ内の温度センサの検出温度が、初期化処理における巻線温度として取得される。

【0042】

次に、Ｓ１０２では、印加制御部２１０により第１電圧印加を行いながら、温度推移取得部２２０によりモータ２の巻線温度の上昇推移を取得する。ここで、第１電圧印加によって巻線温度が上昇している際に、別途、抵抗値算出のための電圧印加を行おうとすると、第１電圧印加による昇温制御が阻害されることになる。第１電圧印加では、モータ２の巻線温度を第１温度ｔ１まで上昇させる必要があるため、抵抗値算出の度にその昇温が乱されてしまうと、モデルパラメータ（熱抵抗や熱時定数）を好適に算出しにくくなる。そこで、本実施形態では、第１電圧印加においては周期的な電圧印加を行いその電圧印加により巻線温度を上昇させると同時に、その電圧印加をモータ２への入力としその巻線を流れる電流を出力としたときに、当該電圧印加に対する電流の周波数応答を利用してモータ２の巻線抵抗値の算出を行う。

【0043】

具体的には、図７の上段に示すように第１電圧印加では、印加期間（Ｔ１〜Ｔ２）において周期的な正弦波電圧を印加する。このとき、当該正弦波電圧の実効値（二乗平均値）が、図２に示した電圧Ｖ１となる。このように第１電圧印加として周期的な正弦波電圧を印加することで、モータ２の巻線温度を第１温度ｔ１に上昇させることができる。ここで、周期的な電圧印加が行われているときに、その印加電圧値と、モータ２の巻線に流れる電流値とが温度推移取得部２２０によって、それぞれ入力値、出力値として取得される。この入力値に対する出力値の周波数応答は、下記の式４で示すモータ２の電気的特性を反映するものである。
モータ２の電気的特性：（１／Ｒ）・（１／（Ｔｓ＋１）） ・・・（式４）
ただし、Ｒはモータ２の巻線抵抗、Ｔはモータ２の電気的時定数である。

【0044】

そこで、温度推移取得部２２０は、上記出力値の周波数応答を算出し、それに基づいて得られるゲインＧ（ω）及び位相Ｐ（ω）を利用して、更にモータ２の巻線抵抗Ｒを下記の式５に従って算出する。

【数1】

・・・（式５）
更に、温度推移取得部２２０は、式５で算出された巻線抵抗Ｒを式３におけるＲ２に代
入して、周波数応答を取得した時点での巻線温度（式３におけるθ２）を算出する。

【0045】

このように温度推移取得部２２０は、第１電圧印加時のモータ２の巻線を流れる電流の周波数応答を利用することで、モータ２の昇温処理（第１温度ｔ１まで巻線温度を上昇させる処理）を阻害することなく、その巻線抵抗値を利用して巻線温度の上昇推移を取得することができる。なお、温度推移取得部２２０による巻線温度の上昇推移の取得タイミング、すなわち上記周波数応答の取得タイミングは、モデルパラメータを算出可能な程度に上昇推移が取得できる範囲で適宜設定されればよい。

【0046】

なお、図７の上段に示す例では、印加期間において連続的に正弦波電圧を印加しているが、モータ２の巻線温度が第１温度ｔ１の平衡状態に収束できれば正弦波電圧を断続的に印加するようにしてもよい。このとき、印加期間における断続的な正弦波電圧の二乗平均値が電圧Ｖ１となる。また、第１電圧印加での印加電圧の周期は、巻線抵抗値を算出するために適切な周波数応答が取得限りにおいて適宜決定すればよい。印加電圧の周期が長くなり過ぎると電圧印加により巻線温度が急変しやすくなり、一方で、印加電圧の周期が短くなり過ぎるとモータ２の電気的特性を周波数応答に好適に反映することが難しくなる。そこで、印加する正弦波電圧の周波数を、例えば、モータ２の電気的時定数の逆数に相当する周波数の１／３〜３倍、好ましくは１／２〜２倍、より好ましくは等倍の周波数に設定する。これによりモータ２の温度調整と温度取得とをバランスよく実現できる。

【0047】

次にＳ１０３では温度推移取得部２２０によって取得されたモータ２の巻線温度が第１温度ｔ１に収束したか否かが判定される。例えば、当該モータ２の巻線温度の上昇変化率が所定の閾値以下となったときに、その上昇が収束したと判定されてもよい。上昇変化率は、単位時間当たりの巻線温度の上昇量と定義できる。また、当該閾値は、予め決められた固定値であってもよく、別法として、第１電圧印加開始直後の巻線温度の上昇変化率、すなわち印加期間において最も上昇変化率が高くなると考えられるときの上昇変化率を基準として決定してもよく、例えばその最大と想定される上昇変化率の1／１０の値を当該
閾値として利用してもよい。Ｓ１０３で肯定判定されればＳ１０４へ進み、否定判定されれば巻線温度は第１温度ｔ１に収束していないことから第１電圧印加を継続すべく、Ｓ１０２以降の処理が繰り返される。

【0048】

次に、Ｓ１０４では、印加制御部２１０により第２電圧印加を行いながら、温度推移取得部２２０によりモータ２の巻線温度の下降推移を取得する。なお、第２電圧印加においても、第１電圧印加の場合と同じように、巻線温度の取得の観点から、周期的な電圧印加を行いその結果として巻線温度を下降させる。具体的には、図７の下段に示すように第２電圧印加では、印加期間（Ｔ２〜Ｔ３）において周期的な正弦波電圧を断続的に印加する。このとき、印加期間における断続的な正弦波電圧の二乗平均値が電圧Ｖ２となる。そして、このような正弦波電圧が印加されているときの印加電圧値と、モータ２の巻線に流れる電流値とを利用して、上記Ｓ１０２の処理と同様に、温度推移取得部２２０は、電流値の周波数応答を算出する。更に、温度推移取得部２２０は、周波数応答から得られるゲインＧ（ω）及び位相Ｐ（ω）を利用して、上記式５に従ってモータ２の巻線抵抗Ｒを算出し、最終的には上記式３に従って第２電圧印加時の巻線温度を算出する。

【0049】

巻線抵抗値を検出するためにモータ巻線に電圧印加を行おうとすると、その印加時間が長くなると不要な巻線温度の上昇を招き、巻線温度の好適な下降推移が阻害されてしまう。しかし、上記のように周波数応答を利用することで、抵抗値取得のための電圧印加時間を短くし、巻線に投入されるエネルギー量を抑えることができるため、モータ２の下降処理（第２温度ｔ２まで巻線温度を下降させる処理）を阻害することなく、その巻線抵抗値を利用して巻線温度の下降推移を取得することができる。また、第２電圧印加時には巻線温度を第２温度まで下降、収束させることを考慮すると、第２電圧印加では最小限の電圧
印加とすることが好ましい。すなわち、第２電圧印加時には、周波数応答に基づいた巻線温度の算出が担保される限りにおいて電圧印加を行えばよい。これによりモータ２での消費電力を可及的に抑制できる。

【0050】

次に、Ｓ１０５では、温度推移取得部２２０によって取得されたモータ２の巻線温度が第２温度ｔ２に収束したか否かが判定される。例えば、当該モータ２の巻線温度の下降変化率が所定の閾値以下となったときに、その下降が収束したと判定されてもよい。下降変化率は、単位時間当たりの巻線温度の下降量と定義できる。また、当該閾値は、予め決められた固定値であってもよく、別法として、第２電圧印加開始直後の巻線温度の下降変化率、すなわち印加期間において最も下降変化率が高くなると考えられるときの下降変化率を基準として決定してもよく、例えばその最大と想定される下降変化率の1／１０の値を
当該閾値として利用してもよい。Ｓ１０５で肯定判定されればＳ１０６へ進み、否定判定されれば巻線温度は第２温度ｔ２に収束していないことから第２電圧印加を継続すべく、Ｓ１０４以降の処理が繰り返される。

【0051】

そして、Ｓ１０６では、図１及び図２に基づいて説明したように、Ｓ１０４で取得された下降推移に基づいて、固定子温度特性モデル１０２のモデルパラメータである熱抵抗Ｒｂと熱時定数Ｔｂが算出され、同モデルが決定される。更に、Ｓ１０７では、同じく図１及び図２に基づいて説明したように、Ｓ１０２で取得された上昇推移と、Ｓ１０６で算出されたモデルパラメータとに基づいて、巻線温度特性モデル１０１のモデルパラメータである熱抵抗Ｒａと熱時定数Ｔａが算出され、同モデルが決定される。

【0052】

このように図６に示す算出モデルの適合方法によれば、サーボドライバ４によって駆動されるモータ２に適合された、好適な算出モデル１００を準備することができる。これにより、モータ２が駆動される際に、電子サーマル部１５０によってその巻線温度が精度よく算出でき、モータ２を過負荷から好適に保護することができる。

【0053】

＜変形例＞
図６に示す算出モデルの適合方法では、取得された上昇推移と下降推移とに基づいて、巻線温度特性モデル１０１と固定子温度特性モデル１０２とが決定された。ところで、モータ２に関し、固定子温度特性モデル１０２が既知の場合には、上述した上昇推移と下降推移を取得する必要はない。このような場合には、図６に示す算出モデルの適合方法におけるＳ１０１−Ｓ１０３の処理によって上昇推移を取得し、その取得された上昇推移と既知である固定子温度特性モデル１０２とに基づいて、巻線温度特性モデル１０１を決定することができる。すなわち、この場合においては、Ｓ１０４−Ｓ１０５により下降推移を取得する必要はない。なお、既知の固定子温度特性モデル１０２は、電子サーマル部１５０が保持していればよく、巻線温度特性モデル１０１の決定時に、保持されている既知の固定子温度特性モデル１０２の情報が利用される。

【0054】

＜第２の実施例＞
図８及び図９に基づいて、算出モデル１００の第２の適合方法について説明する。モータ２の固定子では、回転子の回転に起因する磁力の変化によって渦電流が生じることで固定子そのものが発熱する「鉄損」が顕著となる場合がある。この鉄損は、回転子の回転速度が高くなるほど大きくなり、モータ２の巻線温度に無視できない影響を及ぼす場合がある。

【0055】

そこで、本実施例では、電子サーマル部１５０が有する算出モデルを図８に示す算出モデル１００’とする。算出モデル１００’は、図９に示すように巻線温度特性モデル１０１と固定子温度特性モデル１０２とを含むが、その固定子温度特性モデル１０２の構成が、図１に示す算出モデル１００と異なる。算出モデル１００’における固定子温度特性モ
デル１０２は、基準モデル１０２’と、モータ２の回転子の回転速度（ｒｐｍ）を引数とする鉄損係数Ｋｒとを含む。基準モデル１０２’は、算出モデル１００の固定子温度特性モデル１０２と実質的に同一のものである。鉄損係数Ｋｒは、回転子の回転速度に応じてその数値が変動し得る。算出モデル１００’の固定子温度特性モデル１０２では、入力の熱流に（１＋Ｋｒ）が乗じられたものが基準モデル１０２’に入力されて、固定子温度特性モデル１０２の出力が算出されることになる。算出モデル１００’がこのような固定子温度特性モデル１０２を有することで、固定子の温度特性に回転子の回転に起因する鉄損を反映させることができ、過負荷保護のためのモータ２の巻線温度の推定をより好適に実現することができる。

【0056】

そこで、図９に基づいて、算出モデル１００’のモデルパラメータをモータ２に適合させるための方法について説明する。なお、図９のフローチャートの処理のうち図６のフローチャートの処理と実質的に同一のものについては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。図９のＳ１０１〜Ｓ１０５は、図６のＳ１０１〜Ｓ１０５と同一である。そこで、本実施例ではＳ２０１以降の処理について説明する。

【0057】

Ｓ２０１では、第１の実施例で説明したように、Ｓ１０４で取得された下降推移に基づいて、固定子温度特性モデル１０２のモデルパラメータである熱抵抗Ｒｂと熱時定数Ｔｂが算出され、同モデルが暫定的に決定される。なお、ここで「暫定的な決定」とするのは、後述のＳ２０６で鉄損係数Ｋｒを決定し最終的に固定子温度特性モデル１０２を決定することに依る。したがって、Ｓ２０１の時点では、鉄損係数Ｋｒは「０」とされる。続いて、Ｓ２０２は、第１の実施例のＳ１０７と実質的に同一の処理である。すなわち、Ｓ２０２では、Ｓ１０２で取得された上昇推移と、Ｓ２０１で算出されたモデルパラメータとに基づいて、巻線温度特性モデル１０１のモデルパラメータである熱抵抗Ｒａと熱時定数Ｔａが算出され、同モデルが決定される。巻線温度特性モデル１０１については、固定子温度特性モデル１０２と異なり後に更新処理されないため、暫定的な決定ではなく最終的な決定となる。

【0058】

次に、Ｓ２０３では、印加制御部２１０により第３電圧印加を行いながら、温度推移取得部２２０によりモータ２の巻線温度の上昇推移を取得する。この第３電圧印加においても、第１電圧印加と同じように周期的な電圧印加を行いその電圧印加により巻線温度を上昇させる。なお、第３電圧印加では、ｄ軸だけではなくｑ軸にも駆動電流が流されることで、モータ２の回転子は所定の回転速度で回転した状態、すなわち回転昇温状態となる。したがって、第３電圧印加時には、モータ２の巻線温度が上昇されるとともに固定子も鉄損によって昇温していき、このときの巻線温度の推移は、回転時上昇推移とされる。また、第３電圧印加での印加電圧は、第１電圧印加での印加電圧Ｖ１と同じ電圧であってもよく、または異なる電圧であってもよい。更に、第３電圧印加時には、第１電圧印加時と同じように、電圧印加をモータ２への入力としその巻線を流れる電流を出力としたときに、当該電圧印加に対する電流の周波数応答を利用してモータ２の巻線抵抗値の算出を行う。

【0059】

次に、Ｓ２０４では、第３電圧印加時において温度推移取得部２２０によって取得されたモータ２の巻線温度が第３温度ｔ３に収束したか否かが判定される。例えば、当該モータ２の巻線温度の上昇変化率が所定の閾値以下となったときに、その上昇が収束したと判定されてもよい。Ｓ２０４で肯定判定されるとＳ２０５へ進み、否定判定されるとＳ２０３以降の処理が繰り返される。

【0060】

Ｓ２０５では、Ｓ２０１で暫定的に決定された固定子温度特性モデルとＳ２０２で決定された巻線温度特性モデルとを含んで形成される暫定的な算出モデルに基づいて、第３電圧印加が行われることで到達し収束すると想定されるモータ２の巻線温度が推定される。具体的には第３電圧印加時の印加電流に基づきその際の熱流を算出し、その熱流を暫定的
な算出モデルに入力することで、当該推定が行われる。

【0061】

このようにＳ２０５で推定された巻線温度は、固定子での鉄損を考慮しない算出モデルに従って算出された巻線温度と言うことができる。一方で、第３電圧印加によって上昇した巻線の収束温度（第３温度）は、固定子での鉄損が反映された巻線温度と言うことができる。したがって、Ｓ２０５で推定された巻線温度と第３温度との差は、固定子の鉄損による巻線への影響と考えることができる。そこで、Ｓ２０６では、Ｓ２０５で推定された巻線温度と第３温度との差をΔＴとしたときに、鉄損係数Ｋｒを下記の式６に従って算出する。
Ｋｒ ＝ ΔＴ／（ω・Ｒｂ） ・・・（式６）
ただし、ωは、第３電圧印加時の所定の回転速度である。

【0062】

このように式６に従って鉄損係数Ｋｒが算出され、その鉄損係数Ｋｒが図８に示す算出モデル１００’の固定子温度特性モデル１０２に反映されることで、Ｓ２１０で暫定的に決定されていた固定子温度特性モデル１０２が更新される。この結果、固定子温度特性モデル１０２に固定子の鉄損が反映されることになり、以て、モータ２の巻線温度をより好適に推定し、電子サーマル部１５０によるモータ２の過負荷保護を好適に実現できる。

【0063】

なお、モータ２の固定子における鉄損は回転子の回転速度に依存するが、その依存の程度は固定子の積層電磁鋼板の諸元や回転子の磁力等により大きく変動する。回転子の回転範囲において鉄損がその回転速度に対して大きく変動する場合には、複数の回転速度に応じてＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を行い、各回転速度に応じた複数の鉄損係数Ｋｒを含むように固定子温度特性モデル１０２を更新してもよい。この場合、固定子温度特性モデル１０２に入力される回転速度に基づいて鉄損係数Ｋｒの値が変動するように、鉄損係数Ｋｒは回転速度の関数として構成される。

【0064】

＜その他の実施例＞
上述までの実施例においては、モデル適合部２００はサーボドライバ４に形成されているが、その態様に代えて、サーボドライバ４に対して電気的に接続可能な処理装置（例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等）内に形成されてもよい。当該処理装置は、算出モデルをモータ２に適合させるための装置であり、適合用のソフトウェア（プログラム）が搭載されている。具体的には、当該処理装置は、演算装置やメモリ等を有するコンピュータであり、そこで実行可能なプログラムがインストールされ、それが実行されることで図６や図９に記載の算出モデルの適合方法が実現される。

【0065】

上述した本実施形態に記載されている構成の寸法、材質、形状、その相対配置や記載の方法に含まれる各処理の順序等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0066】

＜付記＞
巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータ（２）の電子サーマル（１５０）が有する、該巻線の温度を推定するための算出モデル（１００）であって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデル（１０１）と、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデル（１０２）と、を含む算出モデル（１００）を決定する処理装置（４）であって、
前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得し（Ｓ１０２）、更に、該巻線の温度が該第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得する（Ｓ１０４）温度推移取得部（２２０）と、
前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデ
ルを決定し（Ｓ１０６）、更に前記上昇推移と該決定された該固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定する（Ｓ１０７）、決定部（２３０）と、
を備える、処理装置。

【0067】

巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータ（２）の電子サーマル（１５０）が有する、該巻線の温度を推定するための算出モデル（１００）であって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデル（１０１）と、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデル（１０２）と、を含む算出モデル（１００）を決定する方法であって、
前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得するステップ（Ｓ１０２）と、
前記巻線の温度が前記第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得するステップ（Ｓ１０４）と、
前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定するステップ（Ｓ１０６）と、
前記上昇推移と前記決定された固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定するステップ（Ｓ１０７）と、
を含む、巻線温度算出モデルの決定方法。

【0068】

巻線が巻かれた固定子及び回転子を有するモータ（２）の電子サーマル（１５０）が有する、該巻線の温度を推定するための算出モデル（１００）であって、該巻線の温度特性に関連する巻線関連パラメータを含む巻線温度特性モデル（１０１）と、前記固定子の温度特性に関連する固定子関連パラメータを含む固定子温度特性モデル（１０２）と、を含む算出モデル（１００）を決定するように構成された処理装置（４）に、
前記巻線の温度を第１温度に上昇させるための第１電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の上昇推移を取得するステップ（Ｓ１０２）と、
前記巻線の温度が前記第１温度に収束後、該第１温度より低い第２温度に降下させるための第２電圧印加を行っている状態で、該巻線の温度の下降推移を取得するステップ（Ｓ１０５）と、
前記下降推移に基づいて前記固定子関連パラメータを算出して前記固定子温度特性モデルを決定するステップ（Ｓ１０６）と、
前記上昇推移と前記決定された固定子温度特性モデルとに基づいて前記巻線関連パラメータを算出して前記巻線温度特性モデルを決定するステップ（Ｓ１０７）と、
を実行させる、巻線温度算出モデルの決定プログラム。

【符号の説明】

【0069】

２ ：モータ
４ ：サーボドライバ
１００、１００' ：算出モデル
１０１ ：巻線温度特性モデル
１０２ ：固定子温度特性モデル
１５０ ：電子サーマル部
２００ ：モデル適合部
２１０ ：印加制御部
２２０ ：温度推移取得部
２３０ ：決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】