(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（Ｍ）の熱的状態をモデル化する電子装置であって、前記電子装置は、モータ電源の各相に設けられた電流センサ（Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ）から出力した信号を使用し、且つ、前記電子装置は、検出機能の実行が可能なＲＣ形のモデル化回路（Ｃ４）を備え、
前記電流センサからの信号は、インターフェース手段（Ｃ１、Ｃ２）に送られ、前記インターフェース手段は、調整電流（Ｉｒ）に対するモータ電流（Ｉｍ）の比率のイメージに相当する電圧（Ｖｒ）を出力し、
計算手段（Ｃ３）が前記電圧（Ｖｒ）を入力し、充電電流（Ｉｇ）波流を前記モデル化回路（Ｃ４）に出力し、前記充電電流の振幅と持続時間とはいずれも前記比率に比例していることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記インターフェース手段（Ｃ１、Ｃ２）は、「規格化」回路（Ｃ１）と加算回路（Ｃ２）とを有し、
前記「規格化」回路は、前記モータ電流（Ｉｍ）対前記調整電流（Ｉｒ）の比率に比例する「規格化」電流（Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗ）を出力し、
前記加算回路は、前記「規格化」電流を加算し、これらの「規格化」電流の和に比例するイメージ電圧（Ｖｒ）を出力することを特徴とする請求項１記載の電子装置。
【請求項３】
前記計算手段（Ｃ３）は、前記「規格化」電流の和に比例する電流をチョップするサンプリング・スイッチ（３５）を制御して、前記充電電流波流を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記計算手段（Ｃ３）は、比較器（３２）を有し、前記比較器にはのこぎり歯電圧生成器からの信号と前記調整電流（Ｉｒ）に対する前記モータ電流（Ｉｍ）の比率に比例する電圧（Ｖｒ）とが入力され、前記比較器は前記サンプリングスイッチ（３５）を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、モータの熱的状態をモデル化する電子装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、モータの電源の各相（motor power supply phases）に対応した電流センサ信号を使用する、モータの温度上昇をモデル化する電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの危険な温度上昇は、長時間にわたる低度の過負荷（low prolonged overload）や、軽微な相（phase）の不均衡（phase unbalance）や、過度に長い起動運転または頻繁に実施する起動運転により発生し、モータは回転不能になったり、回転が時々途切れたりする。電子保護リレーは、モータの温度を、各電源相に対応したセンサから供給される信号から計算することにより、動作する。この計算は、熱慣性を考慮して実行される。
【０００３】
米国特許第３８０８５０３号に記載の電子リレーは、各モータ電源相（each power supply phase）について電流センサを含み、この電流センサは、その相（phase）の電流の「イメージ（image）」信号を電子処理回路に送り、この電子処理回路は、モータ電流の二乗に比例した電流をＲ−Ｃ回路から成るモータ温度上昇をモデル化する回路に出力するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の特定の目的は、周知の解決法で実施されているようにモータ電流の二乗に比例した電流をモータ温度モデル化回路に放出しなくてもすむようにすることである。この解決法は、周知の解決法によっても確保が可能な「ユーザによる」調整範囲を、さらに広い範囲で提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子装置は、モータ電流対調整電流の比率のイメージ電圧（image voltage）に相当する電圧を出力するインターフェース手段に電流センサ信号が送られることと、計算手段が前記電圧を使用して充電電流波流（charge current wave stream）をモデル化回路に供給し、この電流波流の振幅や持続時間は上記に比率に比例していることにより特徴づけられている。
【０００６】
すなわち、本発明による電子装置は、モータ（Ｍ）の熱的状態をモデル化する電子装置であって、前記電子装置は、モータ電源の各相に設けられた電流センサ（Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ）から出力した信号を使用し、且つ、前記電子装置は、検出機能の実行が可能なＲＣ形のモデル化回路（Ｃ４）を備え、前記電流センサからの信号は、インターフェース手段（Ｃ１、Ｃ２）に送られ、前記インターフェース手段は、調整電流（Ｉｒ）に対するモータ電流（Ｉｍ）の比率のイメージに相当する電圧（Ｖｒ）を出力し、計算手段（Ｃ３）が前記電圧（Ｖｒ）を入力し、充電電流（Ｉｇ）波流を前記モデル化回路（Ｃ４）に出力し、前記充電電流の振幅と持続時間とはいずれも前記比率に比例していることを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明の望ましい実施の形態として、前記インターフェース手段（Ｃ１、Ｃ２）は、「規格化」回路（Ｃ１）と加算回路（Ｃ２）とを有し、前記「規格化」回路は、前記モータ電流（Ｉｍ）対前記調整電流（Ｉｒ）の比率に比例する「規格化」電流（Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗ）を出力し、前記加算回路は、前記「規格化」電流を加算し、これらの「規格化」電流の和に比例するイメージ電圧（Ｖｒ）を出力することを特徴とする。
【０００８】
また、前記計算手段（Ｃ３）は、前記「規格化」電流の和に比例する電流をチョップするサンプリング・スイッチ（３５）を制御して、前記充電電流波流を供給することを特徴とする。
【０００９】
また、前記計算手段（Ｃ３）は、比較器（３２）を有し、前記比較器にはのこぎり歯電圧生成器からの信号と前記調整電流（Ｉｒ）に対する前記モータ電流（Ｉｍ）の比率に比例する電圧（Ｖｒ）とが入力され、前記比較器は前記サンプリングスイッチ（３５）を制御することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１に示した本発明による装置は、Ｕ、ＶおよびＷ相線により電源供給される３相電流モータＭの温度上昇をモデル化するよう設計されている。
【００１２】
電流センサＣｕ、ＣｖおよびＣｗがそれぞれ各相線Ｕ、ＶおよびＷに配置されており、このセンサは、対応する相のモータ電流Ｉｍのイメージ（image）に相当する電圧を出力する。
【００１３】
電流センサＣｕ、ＣｖおよびＣｗからの各出力電圧は、規格化回路（normalization circuit）Ｃ１に出力される。この規格化回路Ｃ１は、３つの相について、調整電流Ｉｒに対するモータ電流の比率に比例する「規格化（normalized）」電流と呼ばれる電流を出力する。
【００１４】
３つの「規格化」電流Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗは、加算回路Ｃ２に送られる。この加算回路Ｃ２は、Ｉｍ／Ｉｒ比率のイメージである３つの電流Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗの和に比例する電圧Ｖｒを出力する。
【００１５】
Ｉｍ／Ｉｒ比率のイメージに相当する電圧Ｖｒは、計算回路Ｃ３に送られる。この計算回路Ｃ３は、電流波流（current wave stream）Ｉｇを出力する。この電流波流Ｉｇの振幅（amplitude）と持続時間（duration）は、どちらも前記入力電圧に比例する。
【００１６】
電流波流Ｉｇは、ＲＣ型のモデル化回路（modeling circuit）Ｃ４に入力する。この回路Ｃ４の機能は、モータの温度をモデル化することである。
【００１７】
図２に示した「規格化」回路Ｃ１は、各相の比較器（comparator）１１を含む。この比較器１１は、電流センサ（例えば、Ｃｗなど）からの信号を受け取る。この信号は、その相のモータ電流Ｉｍに比例する電圧である。この比較器は、整流回路（rectifier circuit）１２を介して、可変抵抗器１４が接続された回路１３を制御し、調整電流Ｉｒを定めて、Ｉｍ／Ｉｒ比率に比例する「規格化」電流（例えば、Ｉｎｗなど）を生成するように動作する。様々な「規格化」電流Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗは、電流ミラー（current mirror）により電流加算回路Ｃ２に送られる。
【００１８】
図３に示されているように、様々な「規格化」電流Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗは、「規格化」電流加算回路Ｃ２の抵抗器２１に入力される。抵抗器２１の端末の電圧Ｖｒは、３相で、整流化された２重交流型（double alternating type）であり、「規格化」電流Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗの和に比例している。
【００１９】
電圧Ｖｒ、すなわち、Ｉｍ／Ｉｒ比率のイメージは、図４に示した計算回路Ｃ３に送られ、比較器３３と３２に入力される。比較器３３は「イメージ」電圧Ｖｒを受け取り、抵抗器３４への電流出力を制御する。この電流は、「規格化」電流の和に比例している。この電流のイメージは、電流ミラーを介して電流経路に入力される。この電流経路には、スタティック・サンプリング・スイッチ（static sampling switch）３５が配置されている。
【００２０】
一方、比較器３２は、まず、ランプ生成器（ramp genarator）３１により生成された三角のこぎり歯状（triangular saw tooth）の波形を有する電圧と「イメージ」電圧Ｖｒとを入力し、スタティック・サンプリングスイッチ３５を制御する。このスイッチ３５は、「規格化」電流の和のイメージに相当する電流Ｉｇをチョップ（chop）する。
【００２１】
チョップされた電流Ｉｇは、モータ温度モデル化回路と呼ばれる回路Ｃ４に注入される。このモデル化回路は、コンデンサ４１と抵抗器４２とを有する。ダイオード３６は、コンデンサ４１の充電電荷が回路Ｃ３へ注入されることを防ぐ。この回路Ｃ４は、制御回路Ｃ５を制御する。
【００２２】
この装置の動作を、以下に説明する。
【００２３】
各電流センサＣｕ、Ｃｖ、ＣｗはＡＣ電圧を出力する。このＡＣ電圧の振幅は、対応する相において巡回するモータ電流Ｉｍに比例する。
【００２４】
回路Ｃ１を参照すると、抵抗器１４は調整電流Ｉｒに比例し、この回路から出力されるＩｎｕ、ＩｎｖまたはＩｎｗと示された重整流交流電流（double alternation rectified current）は、調整電流に対するモータ電流の比率に比例する。これは「規格化」と呼ばれる。
【００２５】
様々な「規格化」電流が、加算回路Ｃ２で加算される。この加算回路Ｃ２は、３つの「規格化」電流Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗの和に比例する直流「イメージ」電圧Ｖｒを出力する。
【００２６】
「イメージ」電圧Ｖｒは、計算回路Ｃ３に出力される。この計算回路Ｃ３は、電流波流（current wave stream）を出力する。この電流波流においては、各電流波（wave stream）の振幅は「イメージ」電圧Ｖｒに比例し、その持続時間もこの「イメージ」電圧Ｖｒに比例する。
【００２７】
図５の時間図を考える。ランプ生成器３１は、のこぎり歯状の波形を有する電圧Ｅを一定期間Ｔの間出力する。スタティック・サンプリング・スイッチ３５が開いている可変期間は、ｔとする。この時間ｔの間に、計算回路Ｃ３から充電電流Ｉｇが出力される。
【００２８】
充電電流波流（charge current wave stream）Ｉｇは、電圧Ｖｒに比例した振幅と持続時間とを有する。この電圧Ｖｒは、Ｉｍ／Ｉｒ比率のイメージに相当する。また、スイッチ３５が開いている時間も、Ｖｒに比例している。
【００２９】
図５の左右部分を比較すると、電圧Ｖｒの増加と同時に振幅と持続時間が増加することが分かる。
【００３０】
スタティック・スイッチ３５が閉じると、電流Ｉｇはゼロになり、コンデンサ４１の充電が停止される。スタティック・スイッチ３５が開くと、電流Ｉｇが、充電時間の間、コンデンサ４１に送られる。コンデンサ４１に送られた充電電荷の平均量は、充電電流Ｉｇと放射時間との積に比例する。したがって、これは電圧Ｖｒの二乗に比例している。ダイオード３６は、コンデンサ４１がスイッチ３５に放電することを防ぐ。
【００３１】
本発明の枠組みから出ないかぎり、細部の変形例や改良例を想定し、等価手段の使用を考慮することも可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモデル化装置の全体構成図である。
【図２】図１の装置の一部を形成する「規格化」回路を示す。
【図３】図１の装置の一部を形成する電流の加算回路を示す。
【図４】図１の装置の一部を形成する計算回路と関連モデル化回路を示す。
【図５】装置の動作を例示する時間図を示す。
【符号の説明】
Ｍ  モータ
Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ  電流センサ
Ｃ１  規格化回路
Ｃ２  加算回路
Ｃ３  計算手段
Ｃ４  ＲＣ形のモデル化回路
Ｉｒ  調整電流
Ｉｍ  モータ電流
Ｉｇ  充電電流
Ｉｎｕ、Ｉｎｖ、Ｉｎｗ  規格化電流
３２、３３  比較器
３４  抵抗器
３５  サンプリング・スイッチ
３６  ダイオード
４１  コンデンサ
４２  抵抗器
【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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