(57)【要約】【課題】回転子の永久磁石温度を精度よく測定できる電動機の磁石温度測定装置、電動機の磁石温度測定方法及び電動機等のダメージを抑制できる電動機の保護装置を提供する。【解決手段】永久磁石を有する回転子とコイルを有する固定子とを備えた電動機３の前記永久磁石の温度を推定する装置であって、前記固定子の温度を検出する温度検出手段と、前記固定子の温度を推定する固定子温度推定手段１１と、前記温度検出手段により検出された前記固定子の実温度と、前記固定子温度推定手段により推定された前記固定子の推定温度との温度差を求め、当該温度差に基づいて前記固定子と前記回転子に共通する熱伝達経路の温度を補正する補正手段１３と、前記補正手段により補正された前記熱伝達経路の温度に基づいて前記回転子の温度を推定する回転子温度推定手段１１と、を備える。【選択図】  図２
2010200515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有する回転子とコイルを有する固定子とを備えた電動機の前記永久磁石の温度を推定する装置であって、
前記固定子の温度を検出する温度検出手段と、
前記固定子の温度を推定する固定子温度推定手段と、
前記温度検出手段により検出された前記固定子の実温度と、前記固定子温度推定手段により推定された前記固定子の推定温度との温度差を求め、当該温度差に基づいて前記固定子と前記回転子に共通する熱伝達経路の温度を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された前記熱伝達経路の温度に基づいて前記回転子の温度を推定する回転子温度推定手段と、を備えることを特徴とする電動機の磁石温度推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機の磁石温度推定装置において、
前記熱伝達経路は、前記固定子と前記回転子とのギャップの空気層であることを特徴とする電動機の磁石温度推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動機の磁石温度推定装置において、
前記補正手段は、前記温度差の時間的偏差を前記空気層の実温度に加算して前記空気層の温度を補正することを特徴とする電動機の磁石温度推定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電動機の磁石温度推定装置において、
前記補正手段は、予め測定された空気層の温度に対する固定子の温度の関係と、前記温度差及び前記固定子の実温度とから、前記空気層の温度を補正することを特徴とする電動機の磁石温度推定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動機の磁石温度推定装置において、
前記固定子温度推定手段は、前記電動機に流れる電流値及び前記電動機の回転速度、前記電動機に対するトルク指令値及び前記電動機の回転速度、又は前記電動機に対するトルク指令値及び前記電動機に対する回転速度指令値のいずれかに基づいて前記固定子の温度を推定することを特徴とする電動機の磁石温度推定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電動機の磁石温度推定装置において、
前記回転子温度推定手段は、前記電動機に流れる電流値及び前記電動機の回転速度、前記電動機に対するトルク指令値及び前記電動機の回転速度、又は前記電動機に対するトルク指令値及び前記電動機に対する回転速度指令値のいずれかと、前記補正された熱伝達経路の温度に基づいて前記回転子の温度を推定することを特徴とする電動機の磁石温度推定装置。
【請求項７】
永久磁石を有する回転子とコイルを有する固定子とを備えた電動機の前記永久磁石の温度を推定する方法であって、
前記固定子の温度を検出するステップと、
前記固定子の温度を推定するステップと、
前記検出された固定子の実温度と、前記推定された固定子の推定温度との温度差を求めるステップと、
前記温度差に基づいて前記固定子と前記回転子に共通する熱伝達経路の温度を補正するステップと、
前記補正された熱伝達経路の温度に基づいて前記回転子の温度を推定するステップと、を備えることを特徴とする電動機の磁石温度推定方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機の磁石温度推定装置と、
前記磁石温度推定装置により推定された前記回転子の推定温度が所定温度以上である場合は前記電動機への界磁電流を制限する制御手段と、を備えることを特徴とする電動機の保護装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機の磁石温度推定装置と、
前記磁石温度推定装置により推定された前記回転子の推定温度から電動機の誘起電圧を算出する誘起電圧算出手段と、
前記推定温度が所定温度以下であり前記誘起電圧が所定値より大きい場合は界磁電流を制限する制御手段と、を備えることを特徴とする電動機の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石温度推定装置、電動機の磁石温度推定方法及び電動機の保護装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転子を構成する永久磁石の温度に応じたトルク指令値を演算し、このトルク指令値により電動機を制御する電動機の駆動制御装置が知られている（特許文献１）。この駆動制御装置では、固定子の実温度をサーミスタで測定し、この固定子の実温度を回転子の永久磁石温度として代用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５１７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電気自動車やハイブリッド自動車に用いられる駆動用電動機においては、自動車の運転条件が多種多様であってその予測は困難である。したがって、固定子の実温度を回転子の永久磁石温度とみなしてトルク指令値を演算すると、得られるトルク指令値は不正確となる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、回転子の永久磁石温度を精度よく測定できる電動機の磁石温度測定装置、電動機の磁石温度測定方法及び電動機等のダメージを抑制できる電動機の保護装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、固定子の実温度と推定温度との差異に基づいて、固定子と回転子に共通する熱伝達経路の温度を補正することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定可能な固定子の実温度と推定温度との差異に基づいて固定子と回転子に共通する熱伝達経路の温度を補正し、測定不可能な回転子の実温度を、補正された熱伝達経路の温度に基づいて推定する。熱伝達経路の温度は補正されているので、これに基づいて推定された回転子の推定温度も正確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置を示すブロック図である。
【図２】図１の駆動制御装置のうち磁石温度推定器の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の磁石温度推定器にて実行される処理手順を示すフローチャートである。
【図４】空気層（ギャップ）の温度偏差に対する固定子の温度偏差及び回転子の温度偏差を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置のうち磁石温度推定器の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置を示すブロック図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置を示すブロック図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態を適用した電動機の保護装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態を適用した電動機の保護装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は本発明の一実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置を示すブロック図であり、同図に示す電動機の駆動制御装置は、たとえば電気自動車に搭載されて三相交流電動機ＭをたとえばＰＷＭ電流制御で駆動するものである。
【００１１】
まず全体構成を説明すると、電流・電圧生成器７は、トルク指令値Ｔ＊［Ｎ・ｍ］と、電動機３の回転子角速度（電気角）である回転数ω［ｒａｄ／ｓ］と、電源１の直流電圧Ｖdc［Ｖ］とから、交流電動機３のｄ軸およびｑ軸の電流目標値ｉ＊ｄ［Ａ］，ｉ＊ｑ［Ａ］を予め設定された制御マップから求め、出力する。
【００１２】
電流ベクトル制御器６は、交流電動機３のｄ軸およびｑ軸について、下記数式１によりｄ軸電圧指令値ν＊ｄ及びｑ軸電圧指令値ν＊ｑを出力する。
【００１３】
【数１】
2010200515.tif 000003
但し、上記数式１において、ν＊ｄはｄ軸電圧指令値［Ｖ］、ｉｄはｄ軸電流値［Ａ］、ν＊ｑはｑ軸電圧指令値［Ｖ］、ｉｑはｑ軸電流値［Ａ］、Ｋｐｄはｄ軸比例ゲイン、Ｋｐｑはｑ軸比例ゲイン、Ｋｉｄはｄ軸積分ゲイン、Ｋｉｑはｑ軸積分ゲイン、ｓはラプラス演算子である。なお、非干渉制御を用いてもよい。
【００１４】
座標変換器（ｄｑ-三相変換器）５は、電流ベクトル制御器６により演算されたｄ軸電圧指令値ν＊ｄ及びｑ軸電圧指令値ν＊ｑを下記数式２により三相電圧指令値ν＊ｕ，ν＊ｖ，ν＊ｗに変換する。
【００１５】
【数２】
2010200515.tif 000004
但し、上記数式２において、ν＊ｕはｕ相電圧指令値［Ｖ］、ν＊ｖはｖ相電圧指令値［Ｖ］、ν＊ｗはｗ相電圧指令値［Ｖ］、θは電動機Ｍの回転子位相（電気角）［ｒａｄ］である。なお、θは遅れ補償をした値を用いてもよい。
【００１６】
ＰＷＭ変換部４は、座標変換器５により演算された電圧指令値ν＊ｕ，ν＊ｖ，ν＊ｗを下記数式３によりＰＷＭ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗに変換する。
【００１７】
【数３】
2010200515.tif 000005
但し、上記数式３において、Ｔ０はＰＷＭキャリア周期［ｓ］、Ｄｕはｕ相パルス幅［ｓ］、Ｄｖはｖ相パルス幅［ｓ］、Ｄｗはｗ相パルス幅［ｓ］である。
【００１８】
またＰＷＭ変換器４は、インバータ２から電動機３へ出力されるｕ相電流値をｉｕ［Ａ］、ｖ相電流値をｉｖ［Ａ］、ｗ相電流値をｉｗ［Ａ］としたときに、これら三相電流値（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）によって決まる補償値を予め設定された制御マップから求め、それぞれのパルス幅に加えたものを上記パルス幅Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗとしている。
【００１９】
なお、三相電流値（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）は、ｄ−ｑ軸電流目標値を三相変換した三相電流目標値でもよいし、ｄ−ｑ軸電流目標値に電流応答相当のフィルタをかけたｄ−ｑ軸電流推定値を三相変換した三相電流推定値でもよい。
【００２０】
この後、ｕ相電圧値をνｕ［Ｖ］、ｖ相電圧値をνｖ［Ｖ］、ｗ相電圧値をνｗ［Ｖ］としたときに、ＰＷＭ指令（パルス幅）に従ってインバータを駆動することにより、電動機３に電圧νｕ，νｖ，νｗを印加して駆動する。
【００２１】
座標変換器（三相-ｄｑ変換器）８は、下記数式４によりインバータ２から電動機３に出力される三相電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｄ−ｑ軸電流値ｉｄ，ｉｑに変換する。
【００２２】
【数４】
2010200515.tif 000006
なお、インバータ２から電動機３に出力される三相電流値ｉｕ［Ａ］，ｉｖ［Ａ］，ｉｗ［Ａ］は電流センサにより検出することができ、電動機３の回転子位相（電気角）θ［ｒａｄ］は、レゾルバやエンコーダなどの位置検出器により検出することができ、電動機３の回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］は、微分回路を有する速度演算器９にて上記θ［ｒａｄ］を微分することにより演算で求めることができる。
【００２３】
ところで、交流電動機３に用いられる永久磁石は熱依存性があり、磁石温度の上昇とともに磁石磁束が低下する。したがって、磁石温度に応じた適切な電流振幅と電流位相を求める必要がある。しかしながら、回転子に永久磁石を用いた電動機ではサーミスタなどの温度センサにて実温度を直接測定することは甚だ困難である。
【００２４】
そこで、本例の電動機の駆動制御装置では、回転子の永久磁石の温度ｔＭ-estを推定する磁石温度推定器１０を備え、この磁石温度ｔＭ-estに基づいて電流・電圧生成器７で最適な電流指令値ｉ＊ｄ，ｉ＊ｑに補正するようにしている。
【００２５】
図２は磁石温度推定器１０の構成を示すブロック図である。
【００２６】
本例の磁石温度推定器１０は、電動機内部温度推定器１１と、加算器１２，１４と、空気温度修正器１３とを備える。
【００２７】
電動機内部温度推定器１１は、電動機３に流れるｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑと、回転速度ωと、回転子と固定子との間（ギャップ）の空気層の推定温度ｔＡ-estとを取り込んで、回転子と固定子それぞれの熱損失を求め、この熱損失に基づいて回転子の推定温度ｔＭ-estと固定子の推定温度ｔＳ-estとを演算する。なお、回転子と固定子それぞれの熱損失は、予め実験等により求め制御マップ化しておくか、或いは理論式を用いて演算により求めることができる。
【００２８】
加算器１２は、電動機３の固定子に装着されたサーミスタなどの温度センサにより測定された固定子の実温度ｔＳと、電動機内部温度推定器１１にて推定された固定子の推定温度ｔＳ-estとの温度差ｔＳ-err（＝ｔＳ−ｔＳ-est）を求める演算器であり、この差は空気温度修正器１３へ出力される。
【００２９】
空気温度修正器１３は、たとえばＰＩ制御器であって、入力された固定子の実温度と固定子の推定温度との温度差ｔＳ-errに基づいて比例・積分制御によって空気層の推定温度ｔＡ-estの修正ΔｔＡ-estを行う。
【００３０】
加算器１４は、空気層の実温度ｔＡ-fastと、空気温度修正器１３にて求められた温度の修正値ΔｔＡ-estとを加算して空気層の推定温度ｔＡ-estとし、これを電動機内部温度推定器１１に出力する。なお、空気層の実温度ｔＡ-fastは、制御の初期に上述した固定子に装着された温度センサ等によって実測することにより求められる。
【００３１】
以上の磁石温度推定器１０の処理手順をまとめると以下のとおりである。
【００３２】
図３は磁石温度推定器１０にて実行される処理手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１にて、運転条件である電動機３に流れるｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑと、回転速度ωと、空気層の推定温度ｔＡ-estとを電動機内部温度推定器１１に取り込む。
【００３３】
ステップＳ２では、ステップＳ１にて取り込んだ運転条件に基づいて回転子と固定子それぞれの熱損失を求め、ステップＳ３にて、この熱損失に基づいて固定子の推定温度ｔＳ-estを演算する。
【００３４】
ステップＳ４では、温度センサにより固定子の実温度ｔＳを取り込み、ステップＳ５にて、固定子の実温度ｔＳと、ステップＳ３にて推定された固定子の推定温度ｔＳ-estとの温度差ｔＳ-err（＝ｔＳ−ｔＳ-est）を求める。
【００３５】
ステップＳ６では、当該制御ルーチンが初回である場合はステップＳ７へ進み、温度センサにより空気層の実温度を取り込む。当該制御ルーチンが２回目移行である場合はステップＳ８へ進む。
【００３６】
ステップＳ８では、空気温度修正器１３により、入力された固定子の実温度と固定子の推定温度との温度差ｔＳ-errに基づいて比例・積分制御によって空気層の推定温度ｔＡ-estの補正ΔｔＡ-estを行う。なお、２回目以降の修正は、空気層の実温度を測定することなく偏差のみを用いて補正する。
【００３７】
ステップＳ９では、電動機内部温度推定器１１に補正された空気層の温度を取り込み、先に入力された電動機３に流れるｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑ及び回転速度ωとともに回転子の推定温度ｔＭ-estを演算する。
【００３８】
交流電動機３においては、回転子の永久磁石の温度は、当該回転子の損失による発熱と、熱伝達経路となる空気層（ギャップ）を媒介した固定子からの受熱または抜熱によって定まる。つまり、推定したい回転子の損失による発熱と同じぐらい、熱伝達経路である空気層からの受熱及び抜熱が重要である。
【００３９】
図４は、回転子と固定子との間の空気層（熱伝達経路）の温度偏差と、これに対する回転子及び固定子の温度偏差の関係を示すグラフであり、同一の駆動条件で空気層の温度のみを変化させた場合の回転子の磁石と固定子のコイルそれぞれの温度変化を解析した結果である。この結果から、空気層の温度は固定子のコイル温度及び回転子の磁石温度に対して十分な感度を有するといえる。
【００４０】
本例に係る磁石温度推定器１０は、こうした空気層と固定子及び回転子との熱伝達関係に着目し、実測が可能な固定子の温度ｔＳと推定温度ｔＳ-estとの温度差ｔＳ-errを求め、この温度差は空気層の温度に原因があるものとして、この温度差から空気層の温度ｔＡ-estを補正する。そして、補正されてより正確になった空気層の温度ｔＡ-estに基づいて測定不可能な回転子の温度を推定するので、得られる回転子の推定温度ｔＭ-estの精度が向上する。
【００４１】
磁石温度推定器１０から出力される回転子の推定温度ｔＭ-estは、図１に示すように電流・電圧生成器７に出力され、当該回転子の推定温度に応じて電流指令値ｉ＊ｄ，ｉ＊ｑを補正するので、トルク指令値Ｔ＊に応じた最適な電流指令値ｉ＊ｄ，ｉ＊ｑとすることができる。
【００４２】
《第２実施形態》
図５は、本発明の他の実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置のうち磁石温度推定器の構成を示すブロック図である。本例の電動機の駆動制御装置は磁石温度推定器１０の内部構成が異なり、それ以外は図１に示す構成と同一であるのでここにその説明を援用する。
【００４３】
本例の磁石温度推定器１０は、電動機内部温度推定器１１と、加算器１２と、空気温度推定器１５とを備える。
【００４４】
電動機内部温度推定器１１は、電動機３に流れるｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑと、回転速度ωと、回転子と固定子との間（ギャップ）の空気層の推定温度ｔＡ-estとを取り込んで、回転子と固定子それぞれの熱損失を求め、この熱損失に基づいて回転子の推定温度ｔＭ-estと固定子の推定温度ｔＳ-estとを演算する。なお、回転子と固定子それぞれの熱損失は、上述したように予め実験等により求め制御マップ化しておくか、或いは理論式を用いて演算により求めることができる。
【００４５】
加算器１２は、電動機３の固定子に装着されたサーミスタなどの温度センサにより測定された固定子の実温度ｔＳと、電動機内部温度推定器１１にて推定された固定子の推定温度ｔＳ-estとの温度差ｔＳ-err（＝ｔＳ−ｔＳ-est）を求める演算器であり、この差は空気温度推定器１５へ出力される。
【００４６】
空気温度推定器１５は、入力された固定子の実温度と固定子の推定温度との温度差ｔＳ-errに基づいて、予め設定された制御マップまたは演算式によって空気層の推定温度ｔＡ-estを演算する。
【００４７】
電動機内部温度推定器１１は、空気温度推定器１５により推定された空気層の推定温度ｔＡ-estを用いて回転子の推定温度ｔＭ-estを演算する。
【００４８】
図４に示すとおり、空気層の温度は固定子の温度及び回転子の磁石温度に対して十分な感度を有するので、固定子の実温度と推定温度との温度差は空気層の温度に原因があるものとみなすことができる。
【００４９】
したがって、固定子の実温度と推定温度との温度差に応じて空気層の温度ｔＡ-estを推定し、正確に推定された空気層の温度ｔＡ-estに基づいて測定不可能な回転子の温度を推定することで、得られる回転子の推定温度ｔＭ-estの精度が向上する。
【００５０】
また、磁石温度推定器１０から出力される回転子の推定温度ｔＭ-estは、図１に示すように電流・電圧生成器７に出力され、当該回転子の推定温度に応じて電流指令値ｉ＊ｄ，ｉ＊ｑを補正するので、トルク指令値Ｔ＊に応じた最適な電流指令値ｉ＊ｄ，ｉ＊ｑとすることができる。
【００５１】
《第３実施形態》
図７は、本発明のさらに他の実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置を示すブロック図である。図１及び図２に示す第１実施形態では、磁石温度推定器１０の電動機内部温度推定器１１に入力される運転条件を、電動機３に流れるｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑと、回転速度ωと、回転子と固定子との間（ギャップ）の空気層の推定温度ｔＡ-estとしたが、本例では実際の回転速度ωに代えて回転速度指令値ω＊とした点が相違する。
【００５２】
磁石温度推定器１０に回転速度指令値ω＊を用いることで実際の回転速度ωに生じるノイズの影響を抑制することができる。
【００５３】
図８は、本発明のさらに他の実施の形態を適用した電動機の駆動制御装置を示すブロック図である。図１及び図２に示す第１実施形態では、磁石温度推定器１０の電動機内部温度推定器１１に入力される運転条件を、電動機３に流れるｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑと、回転速度ωと、回転子と固定子との間（ギャップ）の空気層の推定温度ｔＡ-estとしたが、本例では実際の回転速度ωに代えて回転速度指令値ω＊とし、実際のｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑに代えてトルク指令値Ｔ＊とした点が相違する。
【００５４】
磁石温度推定器１０に回転速度指令値ω＊やトルク指令値Ｔ＊を用いることで、実際の回転速度ωやｄ軸及びｑ軸電流ｉｄ，ｉｑに生じるノイズの影響を抑制することができる。
【００５５】
《第４実施形態》
図８は、本発明の一実施の形態を適用した電動機の保護装置の動作を示すフローチャートである。ハードウェア構成としては図１に示す電動機の駆動制御装置と同じであって、たとえば図１の電流・電圧生成器７に、電動機の高温減磁保護機能を付与する。
【００５６】
ステップＳ１では、第１〜第３実施形態にて説明した回転子の磁石温度の推定手法を用いて磁石温度を推定する。ここではこの推定温度をＴmagとする。
【００５７】
ステップＳ２では、磁石の推定温度Ｔmagが第１閾値温度Ｔ１より大きいか否かを判定し、第１閾値温度Ｔ１より大きい場合はステップＳ３へ進み、ｄ軸及びｑ軸電流指令値を調整して弱め界磁電流制限（モータに供給する電流の位相を誘起電圧に対し進み位相にすること）を行う。
【００５８】
ステップＳ４では、磁石の推定温度Ｔmagが、ステップＳ２の第１閾値温度Ｔ１より高い第２閾値温度Ｔ２より大きいか否かを判定し、第２閾値温度Ｔ２より大きい場合はステップＳ５へ進み、ｄ軸及びｑ軸電流指令値をさらに調整して強め界磁電流制限を行う。
【００５９】
ステップＳ６では、磁石の推定温度Ｔmagが、ステップＳ４の第２閾値温度Ｔ２より高い第３閾値温度Ｔ３より大きいか否かを判定し、第３閾値温度Ｔ３より大きい場合はステップＳ７へ進み、ｄ軸及びｑ軸電流指令値をさらに調整して出力制限を行う。
【００６０】
ステップＳ８では、磁石の推定温度Ｔmagが、ステップＳ６の第３閾値温度Ｔ３より高い第４閾値温度Ｔ４より大きいか否かを判定し、第４閾値温度Ｔ４より大きい場合はステップＳ９へ進み、フェイル信号を発信し、ｄ軸及びｑ軸電流指令値をゼロにして電動機を停止させる。
【００６１】
なお、ステップＳ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８においてＮｏの場合はステップＳ１へ戻り処理を繰り返す。
【００６２】
このように、推定された回転子の磁石温度に応じて電動機の界磁電流の制限を行うとともに磁石温度が高温になると出力制限や電動機の停止を行うことで、より確実に電動機を保護することができる。
【００６３】
《第５実施形態》
図９は、本発明の一実施の形態を適用した電動機の保護装置の動作を示すフローチャートである。ハードウェア構成としては図１に示す電動機の駆動制御装置と同じであって、たとえば図１の電流・電圧生成器７に、低温時のインバータの保護機能を付与する。
【００６４】
ステップＳ１では、第１〜第３実施形態にて説明した回転子の磁石温度の推定手法を用いて磁石温度を推定する。ここではこの推定温度をＴmagとする。
【００６５】
ステップＳ２では、回転速度ωを検出し、磁石の推定温度から演算される磁石磁束と前記回転速度から誘起電圧Ｖ０を演算する。
【００６６】
ステップＳ３では、磁石の推定温度Ｔmagが第５閾値温度Ｔ５より小さいか否か及び誘起電圧Ｖ０が閾値誘起電圧Ｖ１より大きいか否かを判定し、磁石温度が第５閾値温度Ｔ５より小さく、かつ誘起電圧Ｖ０が閾値誘起電圧Ｖ１より大きい場合はステップＳ４へ進み、ｄ軸及びｑ軸電流指令値を調整して弱め界磁電流制限を行う。
【００６７】
ステップＳ５では、磁石の推定温度Ｔmagが、ステップＳ３の第５閾値温度Ｔ５より低い第６閾値温度Ｔ６より大きいか否か及び誘起電圧Ｖ０が閾値誘起電圧Ｖ１より大きいか否かを判定し、磁石温度が第６閾値温度Ｔ６より小さく、かつ誘起電圧Ｖ０が閾値誘起電圧Ｖ１より大きい場合はステップＳ６へ進み、高周波電流を流す。
【００６８】
高周波電流としては、電流を任意の周期で変動させるか、又は高周波の電流制御系を設けるか、又は制御周期を遅くするか、又はデッドタイム補償の高周波抑制を停止させるかなどにより行うことができる。
【００６９】
これにより磁石付近に損失が発生するので磁石が加熱され誘起電圧を低減することができる。
【００７０】
ステップＳ７では、磁石の推定温度Ｔmagが、ステップＳ５の第６閾値温度Ｔ６より低い第７閾値温度Ｔ７より小さいか否か及び誘起電圧Ｖ０が閾値誘起電圧Ｖ１より大きいか否かを判定し、磁石温度が第７閾値温度Ｔ７より小さく、かつ誘起電圧Ｖ０が閾値誘起電圧Ｖ１より大きい場合はステップＳ８へ進み、ｄ軸及びｑ軸電流指令値をさらに調整して出力制限を行う。
【００７１】
なお、ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ７においてＮｏの場合はステップＳ１へ戻り処理を繰り返す。なお、図示は省略するが、ステップＳ７の第７閾値温度Ｔ７より高い第８閾値温度を超えた場合は、電動機を停止させる等の処理を実行することもできる。
【００７２】
磁石温度が低いほど誘起電圧が高くなるので、トルク指令値に対して磁石温度が低いほど電圧指令値が高くなってインバータに負荷がかかる。本例では、推定された回転子の磁石温度（低温側）及び誘起電圧に応じて電動機の界磁電流の制限を行うとともに磁石温度が低温になると高周波電流を印加して加熱し、または出力制限や電動機の停止を行うことで、より確実にインバータを保護することができる。
【００７３】
なお、本例の固定子の実温度を検出する温度センサが本発明の温度検出手段に相当し、本例の電動機内部温度推定器１１が本発明の固定子温度推定手段及び回転子温度推定手段に相当し、本例の加算器１２，１４及び空気温度修正器１３または空気温度推定器１５が本発明の補正手段に相当し、本例の電流・電圧生成器７が本発明の制御手段に相当する。
【符号の説明】
【００７４】
Ｍ…電動機
１…直流電源
２…インバータ
３…交流電動機
４…ＰＷＭ変換器
５…座標変換器
６…電流ベクトル制御器
７…電流・電圧生成器
８…座標変換器
９…速度演算器
１０…磁石温度推定器
１１…電動機内部温度推定器
１３…空気温度修正器
１２，１４…加算器
１５…空気温度推定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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