(57)【要約】【課題】ロータの温度を簡易にかつ正確に推定できる電動機制御装置、およびそれを備えた電動機を提供する。【解決手段】本発明による電動機制御装置２１は、磁気式センサ１３の出力信号の強度の変化量に基づいてセンサギア１２の膨張量を推定するセンサギア膨張量推定部２４と、温度検出器１５により検出された温度に基づいてセンサ取付台１４の膨張量を推定するセンサ取付台膨張量推定部２６と、推定されたセンサギア１２の膨張量から、推定されたセンサ取付台１４の膨張量を減算することにより、推定されたセンサギア１２の膨張量を補正するセンサギア膨張量補正部２５と、補正されたセンサギア１２の膨張量に基づいて、ロータ１１の温度を推定するロータ温度推定部２７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機（１０）のロータ（１１）に取付けられたセンサギア（１２）と、前記センサギア（１２）の外周部に所定の間隔で順次設けられた複数の歯部（１２ａ）の各々の有無を信号として検出する磁気式センサ（１３）と、前記磁気式センサ（１３）が取付けられたセンサ取付台（１４）と、前記センサ取付台（１４）の温度を検出する温度検出器（１５）とを備えた電動機（１０）を制御する電動機制御装置（２１）であって、
前記磁気式センサ（１３）の出力信号の強度の変化量に基づいて前記センサギア（１２）の膨張量を推定するセンサギア膨張量推定部（２４）と、
前記温度検出器（１５）により検出された温度に基づいて前記センサ取付台（１４）の膨張量を推定するセンサ取付台膨張量推定部（２６）と、
推定された前記センサギア（１２）の膨張量から、推定された前記センサ取付台（１４）の膨張量を減算することにより、前記推定された前記センサギア（１２）の膨張量を補正するセンサギア膨張量補正部（２５）と、
補正された前記センサギア（１２）の膨張量に基づいて、前記ロータ（１１）の温度を推定するロータ温度推定部（２７）と、を備えた電動機制御装置。
【請求項２】
前記磁気式センサ（１３）の出力信号の強度を、前記温度検出器（１５）により検出された温度に基づいて補正するセンサ出力信号補正部（２３）をさらに備え、
前記センサギア膨張量推定部（２４）は、前記センサ出力信号補正部（２３）により補正された前記磁気式センサ（１３）の出力信号の強度の変化量に基づいて前記センサギア（１２）の膨張量を推定するようになされた、請求項１に記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記センサギア膨張量補正部（２５）は、推定された前記センサギア（１２）の膨張量から、推定された前記センサ取付台の膨張量とともに、前記ロータ（１１）の回転速度に応じた前記センサギア（１３）の遠心力による膨張量を減算することにより、前記推定された前記センサギア（１２）の膨張量を補正するようになされた、請求項１または請求項２に記載の電動機制御装置。
【請求項４】
前記ロータ（１１）の回転速度は、前記磁気式センサ（１３）の出力信号の周波数をもとに算出され、
前記センサギア膨張量補正部（２５）は、前記センサギア（１３）の遠心力による膨張量と前記ロータ（１１）の回転速度との相関関係を示すテーブルを記憶保持していて、算出された前記ロータ（１１）の回転速度に対応する、前記センサギア（１３）の遠心力による膨張量を前記テーブルにより求めるようになされた、請求項３に記載の電動機制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電動機制御装置（２１）を備えた電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の温度を監視しながら電動機を制御する電動機制御装置、およびそれを備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を作動させると、電動機のロータの温度はある程度の温度まで上昇する。このようにロータの温度が上昇している間は、電動機に与えた指令が同じであっても、電動機の出力が変化する場合がある。電動機のロータにより工具を駆動する工作機械においては、ロータの温度変化に伴って電動機の出力が変化すると、工作機械の加工品質に影響を与えるおそれがある。そこで、工作機械の電動機においては、ロータの温度を推定する技術が検討されている。つまり、推定したロータの温度に基づいて、同じ指令であっても電動機の出力が一定になるように電動機を制御することが可能となる。
【０００３】
そのようなロータの温度、すなわち回転体の温度を推定する技術として、特許文献１は、自動車またはその他の車両の車輪のブレーキ装置の温度または温度変化を推定する温度推定装置を開示している。
【０００４】
特許文献１に記載の温度推定装置は、車輪と一緒に回転する回転体から隙間を空けて、回転しない部位に設置された信号発生手段を備えている。そして、信号発生手段は、回転体との隙間に応じて変化する信号を発生するようになっている。回転体が熱膨張すると、信号発生手段と回転体との隙間が変化する。その隙間の変化量は回転体の熱膨張量と見なすことができる。そして、特許文献１に記載されている温度推定装置は、信号発生手段から発生する信号の強度の変化から回転体の熱膨張量を取得し、その熱膨張量をもとに回転体の温度上昇量を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された温度推定装置を電動機に適用した場合には、次のような問題点がある。電動機の場合は、ロータの温度上昇に伴って電動機全体の温度が上昇するため、ロータだけでなく信号発生手段の取付部も熱膨張する。そのため、特許文献１に記載された温度推定装置によって、信号発生手段から発生する信号の強度の変化からロータの温度を推定したとしても、推定されるロータの温度は正確ではない。つまり、特許文献１に記載された温度推定装置においては、回転体の温度を推定するときに信号発生手段の取付部が熱膨張している点が考慮されていない。よって、特許文献１に記載された温度推定装置においては、ロータの温度が正確でないため、同じ指令に対する電動機の出力が一定にならない可能性がある。
【０００７】
また、別の方法によってロータの温度を正確に測定することを考えたとき、ロータについては回転体であるため、温度計を回転中のロータに直接接触させるのは困難である。そこで、非接触での温度測定方法としては赤外線を使用する方法が考えられる。しかし、電動機に赤外線温度測定装置を別途取付ける必要が生じるため、コストが大幅に増加する。また、赤外線の場合は被測定物の表面の温度しか計測できないという問題もある。
【０００８】
そこで本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑み、ロータの温度を簡易にかつ正確に推定できる電動機制御装置、およびそれを備えた電動機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】
【０００９】
本発明の第一態様によれば、電動機のロータに取付けられたセンサギアと、センサギアの外周部に所定の間隔で順次設けられた複数の歯部の各々の有無を信号として検出する磁気式センサと、磁気式センサが取付けられたセンサ取付台と、センサ取付台の温度を検出する温度検出器とを備えた電動機を制御する電動機制御装置であって、
磁気式センサの出力信号の強度の変化量に基づいてセンサギアの膨張量を推定するセンサギア膨張量推定部と、
温度検出器により検出された温度に基づいてセンサ取付台の膨張量を推定するセンサ取付台膨張量推定部と、
推定されたセンサギアの膨張量から、推定されたセンサ取付台の膨張量を減算することにより、推定されたセンサギアの膨張量を補正するセンサギア膨張量補正部と、
補正されたセンサギアの膨張量に基づいて、ロータの温度を推定するロータ温度推定部と、を備えた電動機制御装置が提供される。
この第一態様により上述の課題が解決される。しかし、本発明は、第一態様に限られず、以下の第二態様ないし第四態様のいずれかの電動機制御装置、および第五態様の工作機械用電動機を提供することもできる。
【００１０】
本発明の第二態様によれば、第一態様の電動機制御装置であって、
磁気式センサの出力信号の強度を、温度検出器により検出された温度に基づいて補正するセンサ出力信号補正部をさらに備え、
センサギア膨張量推定部は、センサ出力信号補正部により補正された磁気式センサの出力信号の強度の変化量に基づいてセンサギアの膨張量を推定するようになされた、電動機制御装置が提供される。
【００１１】
本発明の第三態様によれば、第一態様または第二態様の電動機制御装置であって、
センサギア膨張量補正部は、推定されたセンサギアの膨張量から、推定されたセンサ取付台の膨張量とともに、ロータの回転速度に応じたセンサギアの遠心力による膨張量を減算することにより、推定されたセンサギアの膨張量を補正するようになされた、電動機制御装置が提供される。
【００１２】
本発明の第四態様によれば、第三態様の電動機制御装置であって、
ロータの回転速度は、磁気式センサの出力信号の周波数をもとに算出され、
センサギア膨張量補正部は、センサギアの遠心力による膨張量とロータの回転速度との相関関係を示すテーブルを記憶保持していて、算出されたロータの回転速度に対応する、センサギアの遠心力による膨張量をテーブルにより求めるようになされた、電動機制御装置が提供される。
【００１３】
本発明の第五態様によれば、第一態様から第四態様のいずれかの電動機制御装置を備えた電動機が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第一態様によれば、センサギアと間隔を置いて配置された磁気式センサの出力信号の強度の変化量に基づいて、センサギアの膨張量を推定することができる。そして、センサギアの熱膨張量が分かれば、センサギアの材料の熱膨張係数をもとにセンサギアの温度、すなわちロータの温度が推定される。特に、本願においては、センサ取付台に取付けられた温度検出器の検出温度からセンサ取付台の膨張量を推定し、推定されたセンサギアの膨張量から、推定されたセンサ取付台の膨張量を減算している。それにより、推定されたセンサギアの膨張量をより正確な値に補正することができる。したがって、ロータの温度上昇に伴ってセンサ取付台の温度も上昇する電動機において、ロータの温度を正確に推定することができる。
さらに、センサ取付台にサーミスタのような簡易な温度検出器だけを追加すれば上記のようにロータの温度を推定できるため、大幅なコストアップ無しで電動機を提供することができる。
【００１５】
本発明の第二態様によれば、磁気式センサの出力信号の強度が温度上昇に応じて低下する特性がある場合、温度に基づいて磁気式センサの出力信号の強度を補正することにより、ロータの温度を上記第一態様よりも正確に推定することができる。
【００１６】
本発明の第三態様および第四態様によれば、推定したセンサギアの膨張量から、ロータの回転速度に応じたセンサギアの遠心力による膨張量をさらに減算しているため、推定されたセンサギアの膨張量を第一態様よりもさらに正確な値に補正することができる。それにより、ロータの温度を上記第一態様または第二態様よりも正確に推定することができる。
【００１７】
本発明の第五態様によれば、電動機のロータの温度を正確に推定できるため、その正確なロータの温度に基づいて、同じ指令であっても電動機の出力が一定になるように電動機を制御することが容易となる。
【００１８】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の電動機制御装置を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１に示される電動機制御装置により制御される電動機の正面図である。
【図３】ホール素子の出力信号の温度特性を示すグラフである。
【図４Ａ】電動機の動作開始時から所定の時間が経過したときの、磁気式センサの出力電圧を表したグラフである。
【図４Ｂ】電動機の動作開始時における磁気式センサの出力電圧を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面において、同じ部材には同じ参照符号が付けられている。そして、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態の電動機制御装置を模式的に示すブロック図、図２は図１に示される電動機制御装置により制御される電動機の正面図である。
図１および図２を参照すると、本実施形態の電動機１０は、電動機１０のロータ１１に取付けられたセンサギア１２と、センサギア１２の外周部に所定の間隔で順次設けられた複数の歯部１２ａの各々の有無を信号として検出する磁気式センサ１３と、磁気式センサ１３が取付けられたセンサ取付台１４と、センサ取付台１４の温度を検出する温度検出器１５、例えばサーミスタと、電動機制御装置２１とを備える。電動機１０は、例えばサーボモータである。
【００２２】
センサ取付台１４に取付けられた磁気式センサ１３は、図１に示されるように、センサギア１２の外周部と所定の間隔Ｇを置いて互いに対向配置されるようになっている。さらに、温度検出器１５はセンサ取付台１４上に設置されている。また、センサ取付台１４は電動機本体（図示せず）に支持されており、センサ取付台１４には貫通穴１４ａが形成されている。そして、ロータ１１がセンサ取付台１４と接触しないで貫通穴１４ａを貫通している。
【００２３】
さらに、磁気式センサ１３は、磁場の変化に応じて出力電圧が変化するホール素子１３ａを備えている。センサギア１２は磁性材料からなるので、ホール素子１３ａに対向する位置にセンサギア１２の歯部１２ａが有る時と無い時とでは、ホール素子１３ａに対する磁場が変化する。このため、センサギア１２の複数の歯部１２ａのうちの一つがホール素子１３ａに対向して配置されたとき、磁気式センサ１３のホール素子１３ａは、歯部１２ａが有る旨の検出信号（パルス信号）を出力する。また、センサギア１２がロータ１１の回転に伴って回転しているとき、センサギア１２の複数の歯部１２ａが磁気式センサ１３の前方を横切るように移動するので、磁気式センサ１３から信号が周期的に出力される。このため、電動機制御装置２１は、電動機１０の磁気式センサ１３から出力される信号の周波数をもとにロータ１１の回転速度や回転位置を取得することができる。つまり、磁気式センサ１３は回転エンコーダとして使用される。
なお、電動機制御装置２１は、電動機１０に与えられた指令値に従って、磁気式センサ１３の検出値を監視しつつロータ１１のトルクや回転速度、回転位置などを制御するようになっている。
【００２４】
また、上述の磁気式センサ１３から出力される信号の強度は、図１に示されるセンサギア１２と磁気式センサ１３との間の間隔Ｇが短くなるほど大きくなり、間隔Ｇが長くなるほど小さくなる。そこで、本願においては、そのような間隔Ｇと磁気式センサ１３の出力信号の強度との相関関係を利用して、磁気式センサ１３の出力信号の強度から間隔Ｇを求められるようになっている。
【００２５】
さらに、本願においては、電動機制御装置２１がロータ１１の温度を推定できる機能を備えている。つまり、本願の電動機制御装置２１においては、上述したような磁気式センサ１３の出力信号の強度から求められる間隔Ｇの変化量をもとにセンサギア１２の熱膨張量を推定し、推定した熱膨張量からセンサギア１２の温度を算出している。そして、センサギア１２の温度がロータ１１の温度とほぼ一致すると考えて、センサギア１２の温度をロータ１１の温度と見なしている。
【００２６】
具体的には、電動機の動作によりロータ１１の温度が上昇すると、センサギア１２やセンサ取付台１４がそれぞれ熱膨張する。このとき、センサ取付台１４に沿った方向においては、センサギアは図１に矢印Ａにより示される方向に熱膨張し、センサ取付台１４は図１に矢印Ｂにより示される方向に熱膨張する。そのようなロータ１１とセンサ取付台１４の両方の熱膨張により、センサギア１２と磁気式センサ１３との間の間隔Ｇは、間隔Ｇ’まで低下する。間隔Ｇから間隔Ｇ’への変化は、前述したように磁気式センサ１３の出力信号の強度の変化として現れる。したがって、間隔Ｇの変化量（Δｄ＝Ｇ−Ｇ’）は、磁気式センサ１３の出力信号の強度の変化をもとに算出することができる。算出された間隔Ｇの変化量Δｄはセンサギア１２の熱膨張量であると仮定することができる。センサギア１２の熱膨張量が分かれば、センサギア１２の材料の熱膨張係数をもとにセンサギア１２の温度、すなわちロータ１１の温度を推定することができる。
【００２７】
しかし、算出された間隔Ｇの変化量Δｄは、センサギア１２およびセンサ取付台１４の両方の熱膨張を受けたものである。つまり、熱膨張後の間隔Ｇ’にはセンサ取付台１４の熱膨張量が含まれている。そのため、より正確にロータ１１の温度を推定するには、算出された間隔Ｇの変化量Δｄから、センサ取付台１４の膨張量を減算することにより、センサギア１２自体の膨張量を求める必要がある。したがって、本願においては、センサギア１２の正確な膨張量を求め、その膨張量をもとにセンサギア１２の温度、すなわちロータ１１の温度を推定する。
【００２８】
上記のようにロータ１１の温度を正確に推定するために、電動機制御装置２１は、図１に示されるように、温度記憶部２２、センサ出力信号補正部２３、センサギア膨張量推定部２４、センサギア膨張量補正部２５、センサ取付台膨張量推定部２６、およびロータ温度推定部２７を備えている。以下、これらの構成部について順次詳しく説明する。
【００２９】
温度記憶部２２は、温度検出器１５により検出されるセンサ取付台１４の温度の経時変化を記憶保持する。具体的には、温度記憶部２２は、温度検出器１５により、電動機の動作開始時における温度検出器１５の周囲の温度を取得して記憶し、さらに、電動機の動作中における温度検出器１５の周囲の温度を一定時間ごとに順次取得して記憶する。
【００３０】
センサ出力信号補正部２３は、磁気式センサ１３から出力される信号を補正する。本実施形態の磁気式センサ１３は、ホール素子１３ａによって、センサギア１２の外周部の歯部１２ａの有無を検出するセンサである。
図３はホール素子１３ａの出力信号の温度特性を示すグラフである。特に図３は、電動機の動作開始時の温度が２０℃であり、その動作開始から所定の時間Ｈが経過した時の温度が７０℃であり、さらに時間Ｈが経過した時の温度が１２０℃になった場合のホール素子１３ａの出力信号の強度の変化を示している。図３のグラフから分かるように、ホール素子１３ａの出力信号の強度は磁気式センサ１３の温度の上昇に従って低下している。そこで、ロータ１１の温度をより正確に推定するために、センサ出力信号補正部２３は、磁気式センサ１３から出力される信号に対して、温度上昇に応じた信号低下量を補足する。
【００３１】
例えば、図３に示されるように温度上昇によるホール素子１３ａの信号低下は非線形であるので、ホール素子１３ａの信号強度と温度との相関関係を示すテーブルが事前に作成されて、センサ出力信号補正部２３に予め記憶保持させる。そして、センサ出力信号補正部２３は、電動機の動作開始時から所定の時間Ｈが経過したときの、温度検出器１５の周囲の温度（図３においては７０℃）を温度記憶部２２から取得する。さらに、センサ出力信号補正部２３は、その取得した温度をもとに上記のテーブルを参照して、信号強度の低下量（図３に符号Ｑにより示された信号低下量）を求める。そして、センサ出力信号補正部２３は、磁気式センサ１３から出力される信号に対して、求めた信号強度の低下量を補足する。
【００３２】
なお、温度検出器１５は磁気式センサ１３に隣接して配置されていることが好ましい。これにより、図３に示すような信号強度と温度との相関関係を示すテーブルを正確に作成することができる。また、本実施形態においては、温度上昇に応じて出力信号の強度が低下するホール素子１３ａを磁気式センサ１３に使用しているため、センサ出力信号補正部２３が設けられている。しかし、出力信号の強度が温度の影響を受けにくい素子、例えば磁気抵抗効果素子を磁気式センサ１３に使用した場合には、本発明の電動機制御装置２１は、センサ出力信号補正部２３を備えていなくてもよい。
【００３３】
続いて、センサギア膨張量推定部２４は、磁気式センサ１３の出力信号の変化量からセンサギア１２の膨張量を推定する。ここで使用される磁気式センサ１３の出力信号は、センサ出力信号補正部２３により補正されているものとする。また、センサギア１２の膨張量は、図１に示されるようなセンサギア１２と磁気式センサ１３との間隔Ｇの変化量Δｄ（すなわちΔｄ＝Ｇ−Ｇ’）であると仮定することができる。
【００３４】
図４Ａは、電動機の動作開始時から所定の時間Ｈが経過したときの、磁気式センサ１３の出力電圧を表したグラフである。図４Ｂは、電動機の動作開始時における磁気式センサ１３の出力電圧を表したグラフである。
【００３５】
上記した間隔Ｇの変化量Δｄは、磁気式センサ１３から出力される信号の強度の変化、すなわち図４Ｂから図４Ａに示されるような電圧信号の振幅Ｖの変化に基づいて求めることができる。このとき、磁気式センサ１３の電圧信号の振幅Ｖはロータ１１の回転速度Ｒｗに比例するため、ロータ１１の回転速度Ｒｗは一定とすることが好ましい。
【００３６】
或る回転数Ｒｗで電動機の動作を開始した時、磁気式センサ１３の電圧信号の振幅は、図４Ｂに示されるようにＶ０（以下、「基準電圧」とする。）である。そして、電動機の動作を開始してから、回転速度Ｒｗを一定に保ちつつ所定の時間Ｈが経過したときに、センサギア１２と磁気式センサ１３との間隔ＧがΔｄ（すなわちΔｄ＝Ｇ−Ｇ’）だけ変化したとする。このとき、磁気式センサ１３の電圧信号の振幅は、図４Ａに示されるようにＶ１となり、基準電圧Ｖ０から拡大する。そのため、図４Ｂに示される電圧信号の振幅の変化量（すなわちΔＶ＝Ｖ１−Ｖ０）は、Δｄに比例すると仮定することができる。つまり、ΔＶは、
ΔＶ＝ｋ・Δｄ      ・・・（１）
として表すことができる。但し、ｋは比例定数である。この比例定数ｋは、実験やシミュレーションなどにより事前に取得された値である。勿論、ΔＶとΔｄとの相関関係を表す式は上記の式（１）に限定されず、実験やシミュレーションなどにより導出した相関関係式を使用してもよい。
【００３７】
本実施形態においては、上記の式（１）より、間隔Ｇの変化量Δｄ、すなわち、仮定したセンサギア１２の膨張量は、下記の式（２）により算出される。
Δｄ＝ΔＶ／ｋ      ・・・（２）
【００３８】
但し、上記の間隔Ｇの変化量Δｄは、センサギア１２およびセンサ取付台１４の両方の熱膨張を受けたものである。つまり、図１に示されるような熱膨張後の間隔Ｇ’にはセンサ取付台１４の熱膨張量が含まれている。
【００３９】
そのため、センサギア膨張量補正部２５は、算出された間隔Ｇの変化量Δｄからセンサ取付台１４の膨張量Ｓを減算して、センサギア１２自体の膨張量を求める。言い換えれば、センサギア膨張量補正部２５は、上記の式（２）により算出された間隔Ｇの変化量Δｄをより正確な値に補正する。
ここで、補正後の変化量Δｄ’は、
Δｄ’＝Δｄ−Ｓ      ・・・・（３）
として表すことができる。
【００４０】
なお、センサ取付台膨張量推定部２６は、センサ取付台１４の膨張量Ｓを推定して、上記センサギア膨張量補正部２５に出力している。センサ取付台１４の膨張量Ｓは、センサ取付台１４の材料の熱膨張係数を用いて、下記の式（４）のように表される。
Ｓ＝Ｒ１・α１・ΔＴａ      ・・・（４）
但し、Ｒ１はセンサ取付台１４の直径［ｍ］であり、α１はセンサ取付台１４の材料の熱膨張係数であり、ΔＴａはセンサ取付台１４の温度上昇量［℃］である。
【００４１】
上記センサ取付台１４の温度上昇量ΔＴａは、電動機の動作開始時から所定の時間Ｈが経過するまでセンサ取付台１４上の温度検出器１５により検出された温度の変化量であり、温度記憶部２１から取得される。また、センサ取付台１４の直径Ｒ１および熱膨張係数α１の各値は電動機の設計段階において取得できる既知の値であるので、上記式（４）に事前に入力されていることが好ましい。
【００４２】
そして、上記の式（２）により算出された間隔Ｇの変化量Δｄと、上記式（４）により求まる膨張量Ｓとを上記式（３）に代入することにより、補正後の変化量Δｄ’、すなわちセンサギア１２自体の膨張量が算出される。
【００４３】
続いて、ロータ温度推定部２７は、センサギア１２自体の膨張量Δｄ’からセンサギア１２の温度、すなわちロータ１１の温度を推定する。具体的には、センサギア１２自体の膨張量Δｄ’は、センサギア１２の材料の熱膨張係数を用いて、下記の式（５）として表すこともできる。
Δｄ’ ＝Ｒ２・α２・ΔＴｂ      ・・・（５）
但し、Ｒ２はセンサギア１２の直径［ｍ］であり、α２はセンサギア１２の材料の熱膨張係数であり、ΔＴｂはセンサギア１２の温度上昇量［℃］である。
【００４４】
さらに、現在のセンサギア１２の温度Ｔ１は、電動機の動作開始時のセンサギア１２の温度Ｔ０を用いて、
Ｔ１＝Ｔ０＋ΔＴｂ      ・・・（６）
として表すことができる。
【００４５】
上記の式（５）より、センサギア１２の温度上昇量ΔＴｂは、
ΔＴｂ＝Δｄ’／（Ｒ２・α２）      ・・・（７）
となる。
【００４６】
そして、ロータ温度推定部２７は、上記の式（７）により求まるΔＴｂを上記の式（６）に代入することにより、現在のセンサギア１２の温度Ｔ１が算出される。ここで、上記の式（７）によりΔＴｂを求めるのに際して、Δｄ’は上記の式（３）より事前に算出される。さらに、上記センサギア１２の直径Ｒ２および熱膨張係数α２は電動機の設計段階において取得できる既知の値である。また、電動機の動作開始時のセンサギア１２の温度Ｔ０の値としては、電動機の動作開始時に温度検出器１５により検出した温度を使用する。
【００４７】
なお、本実施形態のロータ温度推定部２７は、算出されたセンサギア１２の温度Ｔ１をロータ１１の温度と見なしている。センサギア１２はロータ１１に締り嵌めにより嵌合されているので、センサギア１２の温度がロータ１１の温度とほぼ一致すると考えられるからである。但し、互いに嵌合したセンサギア１２とロータ１１の間に熱伝達抵抗が存在する場合には、算出したセンサギア１２の温度Ｔ１に一定の補正係数を乗じて、ロータ１１の温度を推定することが好ましい。
【００４８】
（その他の実施形態）
また、上述したセンサギア膨張量補正部２５においては、センサギア膨張量推定部２４により推定されたセンサギア膨張量（すなわち間隔Ｇの変化量Δｄ）から、センサ取付台１４の膨張量Ｓを減算して、センサギア１２自体の膨張量を正確に求めている。しかし、本願発明においては、さらに正確にセンサギア１２自体の膨張量を求めるために次のような事を考慮することが好ましい。
【００４９】
つまり、ロータ１１の回転速度が速くなるほど、センサギア１１の遠心力が大きくなる。そして、センサギア１１の遠心力が大きくなるほど、センサギア１１の膨張量が大きくなる。したがって、ロータ１１の温度上昇によるセンサギア１１の膨張量にはセンサギア１１の遠心力に起因した膨張量が含まれることがある。つまり、図１に示されるような熱膨張後の間隔Ｇ’にはセンサ取付台１４の熱膨張量だけでなく、センサギア１１の遠心力に起因した膨張量も含まれている。
【００５０】
このため、センサギア１２自体の膨張量、すなわち変化量Δｄ’を求めるとき、上記の式（３）ではなく下記の式（８）を使用することが好ましい。
Δｄ’＝Δｄ−Ｓ−Ｌ      ・・・・（８）
但し、Ｌはセンサギア１１の遠心力に起因した膨張量である。
【００５１】
そこで、センサギア１１の遠心力による膨張量Ｌとロータ１１の回転速度との相関関係を示すテーブルを事前に実験やシミュレーションなどにより作成して、センサギア膨張量補正部２５に記憶保持しておく。また、ロータ１１の回転速度は、磁気式センサ１３の出力信号の周波数をもとに算出される。つまり、磁気式センサ１３から出力されるパルス信号をカウントし、一定時間あたりに何個のパルス信号が出力されているかを調べることにより、ロータ１１の回転速度を算出できる。
【００５２】
それにより、図１に示されるセンサギア膨張量補正部２５は、磁気式センサ１３を用いてロータ１１の回転速度を取得し、上述の膨張量Ｌと回転速度との相関関係を示すテーブルを参照して、その取得したロータ１１の回転速度に対応する膨張量Ｌを求めることができる。そして、このように求めた膨張量Ｌと、上記の式（２）により算出された間隔Ｇの変化量Δｄと、上記式（４）により求まる膨張量Ｓとを上記式（８）に代入することにより、より正確なセンサギア１２自体の膨張量が算出される。
【００５３】
このように本願においては、センサ取付台１４の熱膨張と、センサギア１１の遠心力に起因した膨張とを考慮してセンサギア１２自体の膨張量を正確に求めているため、ロータ１１の温度を正確に推定することが可能となる。つまり、ロータ１１の温度上昇に伴ってセンサ取付台１４の温度も上昇する電動機１０において、ロータ１１の温度を精度よく推定することができる。
【００５４】
なお、以上に説明した実施形態においては、電動機１０を工作機械用電動機として説明しているが、本発明の工作機械用電動機は工作機械への適用に限定されず、加工において産業用ロボットを使用する場合にはそのようなロボットの各軸を駆動する電動機にも適用してもよい。
以上では典型的な実施形態を示したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の思想を逸脱しない範囲で上述の実施形態を様々な形、構造や材料などに変更可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    工作機械用電動機
１１    ロータ
１２    センサギア
１２ａ    歯部
１３    磁気式センサ
１３ａ    ホール素子
１４    センサ取付台
１５    温度検出器
２１    電動機制御装置
２２    温度記憶部
２３    センサ出力信号補正部
２４    センサギア膨張量推定部
２５    センサギア膨張量補正部
２６    センサ取付台膨張量推定部
２７    ロータ温度推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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