(57)【要約】【課題】  測定容易なパラメータを用いて磁石の温度と誘起電圧係数を推定して減磁を検出する実用的な方法を提供する。【解決手段】  回転速度および電流・電圧を測定するステップＳＴ１と、回転速度および電流・電圧の前記測定値に基づいて、巻線の温度を推定するステップＳＴ３と、前記巻線温度の推定値に基づいて、前記巻線の抵抗を推定するステップＳＴ４と、前記巻線温度の推定値に基づいて、回転子磁石部の温度を推定するステップＳＴ５と、前記巻線温度の推定値に基づいて、誘起電圧の正常値を推定するステップＳＴ６と、前記巻線抵抗の推定値に基づいて、誘起電圧の実際の値を推定するステップＳＴ７と、前２ステップにおいて推定した誘起電圧係数の正常値と実際の値を比較して、その差が所定の閾値を超えているときに減磁が生じていると判断するステップＳＴ８を備えたことを特徴とする永久磁石電動機の減磁検出方法。【選択図】図１
2005192325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線部と回転子磁石部を有する永久磁石電動機の減磁検出方法において、
回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧を測定するステップと、
回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧の前記測定値に基づいて、巻線の温度を推定するステップと、
前記巻線温度の推定値に基づいて、前記巻線の抵抗を推定するステップと、
前記巻線温度の推定値に基づいて、回転子磁石部の温度を推定するステップと、
前記巻線温度の推定値に基づいて、誘起電圧の正常値を推定するステップと、
前記巻線抵抗の推定値に基づいて、誘起電圧の実際の値を推定するステップと、
前２ステップにおいて推定した誘起電圧の正常値と実際の値を比較して、その差が所定の閾値を超えているときに減磁が生じていると判断するステップを備えたことを特徴とする永久磁石電動機の減磁検出方法。
【請求項２】
２つの異なる運転状態において、回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧を測定することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石電動機の減磁検出方法。
【請求項３】
回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧の指令値を求めるステップと、
回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧の前記指令値に基づいて、巻線の温度を推定するステップと、
前記巻線温度の推定値に基づいて、前記巻線の抵抗を推定するステップと、
前記巻線温度の推定値に基づいて、回転子磁石部の温度を推定するステップと、
前記巻線温度の推定値に基づいて、誘起電圧の正常値を推定するステップと、
前記巻線抵抗の推定値に基づいて、誘起電圧の実際の値を推定するステップと、
前２ステップにおいて推定した誘起電圧の正常値と実際の値を比較して、その差が所定の閾値を超えているときに減磁が生じていると判断するステップを備えたことを特徴とする永久磁石電動機の減磁検出方法。
【請求項４】
２つの異なる運転状態において、回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧の指令値を求めることを特徴とする請求項３に記載の永久磁石電動機の減磁検出方法。
【請求項５】
下記の式を用いて巻線の温度を推定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の永久磁石電動機の減磁検出方法。
θ＝｛（Ｖｑ１−Ｖｑ２）−Ｌｄ（ω１ｉｄ１−ω２ｉｄ２）
−２３５／２５５・Ｒ０・（ｉｄ１−ｉｄ２）
−ＫＥ０（１＋２０・ｋｔ）・（ω１−ω２）｝
/{Ｒ０／２５５（ｉq1−ｉq2）−ＫＥ０α・ｋｔ・（ω１−ω２）}          
ただし、θは巻線温度推定値（℃）、ω１、ω２はそれぞれ運転状態１および２における電気角周波数（rad/sec）、Ｖｑ１、Ｖｑ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｑ軸電圧（Ｖ）、Ｉｄ１、Ｉｄ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｄ軸電流（Ａ）、Ｉｑ１、Ｉｑ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｑ軸電流（Ａ）、αは巻線温度上昇に対する回転子磁石部温度上昇の比、ＫＥｏは基準温度（２０℃）における誘起電圧係数、Ｒ０は基準温度（２０℃）おける巻線抵抗実測値（Ω）、Ｌｄ（Ｈ）はｄ軸インダクタンス実測値（Ω）、ｋｔは磁石の温度係数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石電動機の減磁検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石電動機の減磁状態（可逆減磁、永久減磁）の判定は、磁石の温度と誘起電圧を測定し、その温度における誘起電圧の正常値と誘起電圧の前記測定値を比較して行なっていた（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平０８−１０３０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電動機の運転中に回転子磁石部の温度と誘起電圧を直接実測することは困難なので、従来の技術は、実用的ではないという問題があった。本発明は測定容易なパラメータを用いて回転子磁石部の温度と誘起電圧を推定して減磁を検出する実用的な方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明は、固定子巻線部と回転子磁石部を有する永久磁石電動機の減磁検出方法において、回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧を測定し、回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧の前記測定値に基づいて、巻線の温度を推定し、前記巻線温度の推定値に基づいて、前記巻線の抵抗を推定し、前記巻線温度の推定値に基づいて、回転子磁石部の温度を推定し、前記巻線温度の推定値に基づいて、誘起電圧の正常値を推定し、前記巻線抵抗の推定値に基づいて、誘起電圧の実際の値を推定し、誘起電圧の前記正常値と前記実際の値を比較して、その差が所定の閾値を超えているときに減磁が生じていると判断するものである。
また、２つの異なる運転状態において、回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧を測定するものである。
また、下記の式を用いて巻線の温度を推定するものである。
θ＝｛（Ｖｑ１−Ｖｑ２）−Ｌｄ（ω１ｉｄ１−ω２ｉｄ２）
−２３５／２５５・Ｒ０・（ｉｄ１−ｉｄ２）
−ＫＥ０（１＋２０・ｋｔ）・（ω１−ω２）｝
/{Ｒ０／２５５（ｉq1−ｉq2）−ＫＥ０α・ｋｔ・（ω１−ω２）}          
ただし、θは巻線温度推定値（℃）、ω１、ω２はそれぞれ運転状態１および２における電気角周波数（rad/sec）、Ｖｑ１、Ｖｑ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｑ軸電圧（Ｖ）、Ｉｄ１、Ｉｄ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｄ軸電流（Ａ）、Ｉｑ１、Ｉｑ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｑ軸電流（Ａ）、αは巻線温度上昇に対する回転子磁石部温度上昇の比、ＫＥｏは基準温度（２０℃）における誘起電圧係数、Ｒ０は基準温度（２０℃）おける巻線抵抗実測値（Ω）、Ｌｄ（Ｈ）はｄ軸インダクタンス実測値（Ω）、ｋｔは磁石の温度係数である。
さらにまた、前記測定値に代えて、回転速度とｄ軸電流・電圧およびｑ軸電流・電圧の指令値を用いるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、回転速度と電流および電圧のような、運転中であっても容易に測定できるパラメータを用いて、減磁を判定するので、簡単な装置で減磁を検出できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の具体的実施態様について、図に基づいて説明する。
【実施例】
【０００７】
図１は、本発明の実施例を示すフローチャートである。以後、このフローチャートを引用して本発明による永久磁石電動機の減磁検出方法を説明する。
（ステップＳＴ１）運転状態１および運転状態２において、電動機の回転速度、ｑ軸電圧、ｄ軸電圧、ｑ軸電流およびｄ軸電流を測定する。これらは、測定器によって直接計測できるパラメータであるが、実測で求めた前記パラメータに代えて制御装置が指令する回転速度、電圧および電流の値、つまり指令値を使用してもよい。ここで、運転状態１および運転状態２は極力温度変化を伴わない状況を選ぶ。例えば、運転状態１の測定後、モータの熱時定数よりも充分短い時間（熱時定数の１０％以下）で運転状態２の測定を行なう。温度推定の誤差を小さくするためである。
（ステップＳＴ２）検出対象の電動機のパラメータ、すなわち無負荷誘起電圧係数ＫＥ０、２０℃における巻線抵抗Ｒ０、ｄ軸インダクタンスＬｄ、巻線と回転子磁石部の温度比αおよび磁石の温度係数Ｋｔを読み込む。ここで、温度比αは実験的に求められる値であり、巻線と回転子磁石部の温度を実測して求める。
（ステップＳＴ３）式１を用いて巻線温度θを推定する。
【０００８】
θ＝｛（Ｖｑ１−Ｖｑ２）−Ｌｄ（ω１ｉｄ１−ω２ｉｄ２）
−２３５／２５５・Ｒ０・（ｉｄ１−ｉｄ２）
−ＫＥ０（１＋２０・ｋｔ）・（ω１−ω２）｝
/{Ｒ０／２５５（ｉq1−ｉq2）−ＫＥ０α・ｋｔ・（ω１−ω２）}        （式１）
ただし、θは巻線温度推定値（℃）、ω１、ω２はそれぞれ運転状態１および２における電気角周波数（rad/sec）、Ｖｑ１、Ｖｑ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｑ軸電圧（Ｖ）、Ｉｄ１、Ｉｄ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｄ軸電流（Ａ）、Ｉｑ１、Ｉｑ２はそれぞれ運転状態１および２におけるｑ軸電流（Ａ）、αは巻線温度上昇に対する回転子磁石部温度上昇の比、ＫＥｏは基準温度（２０℃）における誘起電圧係数、Ｒ０は基準温度（２０℃）おける巻線抵抗実測値（Ω）、Ｌｄ（Ｈ）はｄ軸インダクタンス実測値（Ω）、ｋｔは磁石の温度係数である。
【０００９】
ここで、（式１）の根拠について簡単に説明する。
定常状態におけるｄ軸およびｑ軸の電圧方程式は次のように表される。
【００１０】
Ｖｄ＝Ｒ・ｉｄ−ω・Ｌｑ・ｉｑ                          （式２）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・ｉｄ＋Ｒ・ｉｑ＋ＫＥ・ω         （式３）
ただし、ＫＥは実運転状態における誘起電圧係数である。
【００１１】
運転状態１および２におけるｑ軸電圧方程式から（式４）を得る。
【００１２】
Ｖｑ１−Ｖｑ２＝Ｌｄ（ω１ｉｄ１−ω２ｉｄ２）＋Ｒ（ｉｑ１−ｉｑ２）＋ＫＥ（ω１−ω２）
（式４）
【００１３】
（式４）のＲとＫＥは温度により変化し、それぞれ下記のようになる。
【００１４】
Ｒ＝（２３５＋θ）/（２３５＋２０）・Ｒｏ                              （式５）
ＫＥ＝ＫＥｏ［（１＋２０・ｋｔ）−α・ｋｔ・θ］                （式６）
【００１５】
（式５）および（式６）を（式４）式に代入し、θについて整理すると（式１）が得られる。
次にステップＳＴ４にて熱時巻線抵抗Ｒ（Ω）の算出をする。
【００１６】
（ステップＳＴ４）下式を用いて、熱時巻線抵抗Ｒ（Ω）の算出をする。
【００１７】
Ｒ＝（２３５＋θ）/（２３５＋２０）・Ｒｏ                                （式７）
【００１８】
（ステップＳＴ５）下式を用いて、熱時回転子磁石部温度θＲ（℃）の推定をする。
【００１９】
θＲ＝α・θ      （式８）
【００２０】
（ステップＳＴ６）下式を用いて、誘起電圧正常値ｅ１ｄを推定する。
【００２１】
ｅ１ｄ＝｛１−ｋｔ（α・θ−２０）｝・ＫＥｏ・ω１      （式９）
【００２２】
（ステップＳＴ７）下式を用いて、誘起電圧ｅ１を推定する。
【００２３】
ｅ１＝Ｖｑ１−ω１・Ｌd・ｉｄ１−Ｒ・ｉｄ１      （式１０）
【００２４】
（ステップＳＴ８）下式を満たしている時に、減磁状態にあると判断し、ステップＳＴ９に移る。
【００２５】
（ｅ１ｄ−ｅ１）２＞Δｅ      （式１１）
【００２６】
ここで、Δｅは減磁検出の基準値（閾値）である。つまり、誘起電圧正常値ｅ１ｄと誘起電圧推定値ｅ１の偏差の２乗がこの基準値（閾値）を超えると減磁状態にあると判定するのである。なお、２乗するのは、符号の影響をなくすためである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、永久磁石電動機の減磁検出方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例を示すフローチャートである。
【図１】
2005192325.tif 000003