推定电动机的温度检测器的温度的温度推定装置的制作方法

1.本发明涉及一种推定电动机的温度检测器的温度的温度推定装置。


背景技术：

2.一般而言，已知电动机通过进行驱动而温度上升。若电动机温度变得过高，则存在电动机无法准确地工作、或构成部件损伤的情况。
3.驱动电动机时的实际温度可以通过安装于构成部件的温度检测器来检测。或者，在以往的技术中，已知有推定机器温度的模拟装置。作业者生成机器的cad(computer aided design)模型，对构成部件设定材料特性或热移动特性等。并且，通过对装置的每个微小区域进行计算的有限元法等的计算，可以推定各个构成部件的温度(例如，参照日本特开2020-12654号公报)。
4.但是，构成部件的材料特性以及热移动特性依赖于构成部件的表面特性等。因此，存在作业者难以输入正确值这样的问题。另外，在有限元法中，为了提高推定温度的精度，可以减小分割构成部件的区域。但是，若减小分割构成部件的区域，则用于计算热移动的计算量会变多。
5.为了推定电动机温度，已知有使用考虑了电动机的构成部件的热容量以及构成部件彼此之间的热传递的热模型的方法(例如，参照日本特开平7-59399号公报)。另外，已知在驱动电动机的期间中，利用传感器检测绕组温度和磁铁温度等，对由轴承摩擦引起的机器损失或绕组电阻等进行校正(例如，参照日本特开2012-165547号公报和日本特开平7-194174号公报)。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2020-12654号公报
9.专利文献2：日本特开平7-59399号公报
10.专利文献3：日本特开2012-165547号公报
11.专利文献4：日本特开平7-194174号公报


技术实现要素：

12.发明要解决的课题
13.电动机所包含的构成部件存在特性依赖于温度而变化的情况。例如，电动机所包含的线圈的电特性依赖于温度而变化。另外，磁铁的磁特性依赖于温度而变化。在有限元法的计算中，通过组合热流体解析以及电磁场解析来解析这些特性，从而提高推定电动机温度的精度。但是，存在用于计算电动机温度的计算量会变得非常多这样的问题。
14.或者，还有在电动机工作的预先确定的期间计算电动机转矩的均方值，将均方值与连续运转的额定值进行比较的方法。该方法称为均方转矩法。在转矩的均方值为连续运转的额定值以下时，可以判定为能够进行连续的运转。另一方面，在转矩的均方值大于额定
值时，可以判定为产生过热。在均方转矩法中，存在计算容易但精度低这样的问题。
15.用于解决课题的手段
16.本公开的一方式是一种温度推定装置，其使用电动机的模型来推定温度检测器的温度，该温度检测器检测构成电动机的一个构成部分的温度。温度推定装置具有：推定部，其根据电动机的动作指令，计算线圈的一次铜损引起的发热量和定子铁芯的铁损引起的发热量，并利用电动机的模型来计算温度检测器的温度。电动机的模型包含转子的模型、定子铁芯的模型、线圈的模型、温度检测器的模型作为电动机的构成部分的模型。对各个构成部分的模型设定热容量。设定构成部分的模型彼此之间的热传递相关的系数。推定部使用一次铜损和铁损引起的发热量、构成部分的模型的热容量、构成部分的模型彼此之间的热传递相关的系数，来计算温度检测器的温度。将多个热容量和多个热传递相关的系数中的至少一部分参数设定为与实际的热容量或实际的热传递相关的系数不同的值。设定多个热容量和多个热传递相关的系数，使得通过计算构成部分的模型彼此之间的热传递而计算出的温度检测器的温度变化与实际的温度变化对应。推定部进行如下校正中的至少一个校正：使得转子温度越高铁损越小的校正、使得线圈温度越高一次铜损越大的校正、根据构成部分彼此之间的温度差来改变热传递相关的系数的校正、以及根据构成部分的温度来改变热容量的校正。
17.发明效果
18.根据本公开的方式，能够提供高精度地推定构成电动机的构成部分的温度的温度推定装置。
附图说明
19.图1是实施方式中的机器以及温度推定装置的框图。
20.图2是实施方式中的第一电动机的概略剖视图。
21.图3是实施方式中的第一电动机的模型。
22.图4是对设定电动机的模型中的参数时的电动机的第一运转模式进行说明的曲线图。
23.图5是对设定电动机的模型中的参数时的电动机的第二运转模式进行说明的曲线图。
24.图6是实施方式中的第二电动机的模型。
25.图7是对在第二电动机中流过的电流进行说明的第一曲线图。
26.图8是对在第二电动机中流过的电流进行说明的第二曲线图。
27.图9是使用了参数设定部所设定的参数的模拟结果的曲线图。
28.图10是表示转子温度与用于校正铁损的系数的关系的曲线图。
29.图11是表示线圈温度与一次电阻的关系的曲线图。
30.图12是表示构成部分彼此之间的温度差与用于校正热传递相关系数的常数的关系的曲线图。
31.图13是表示构成部分的温度与用于校正热容量的常数的关系的曲线图。
具体实施方式
32.参照图1至图13，对实施方式中的电动机的温度推定装置进行说明。当电动机进行驱动时，构成电动机的构成部分的温度上升。本实施方式的温度推定装置推定安装于电动机所包含的一个构成部分的温度检测器输出的温度。在本实施方式中，对推定温度检测器输出的温度的例子进行说明，该温度检测器对电动机的一个构成部分即定子线圈的温度进行检测。此时，温度检测器安装于固定在定子铁芯的线圈。
33.温度推定装置使用电动机的模型来推定温度检测器的温度。本实施方式的电动机的模型是表现构成部分彼此的热移动的热模型。本实施方式的参数设定装置设定电动机的模型中构成部分的热容量以及构成部分彼此之间的热传递相关的系数等参数。作为热传递相关的系数，可以采用热传递系数或对热传递系数乘以构成部分彼此的接触面积而得的系数等。
34.图1是本实施方式的机器和推定从电动机的温度检测器输出的温度的温度推定装置的框图。本实施方式的机器1具有驱动机器1的构成部件的电动机10和控制电动机10的控制装置41。本实施方式的控制装置41由运算处理装置(计算机)构成。控制装置41包含作为处理器的cpu(central processing unit)。控制装置41具有经由总线与cpu连接的ram(random access memory)以及rom(read only memory)等。
35.本实施方式的机器1是数值控制式的机器。机器1根据动作程序45中记载的指令语句进行驱动。动作程序45由作业者预先生成。控制装置41包含：存储部42，其存储动作程序45；动作控制部43，其根据动作程序45生成电动机10的动作指令。机器1包含：驱动装置44，其包含根据由动作控制部43生成的动作指令向电动机10供电的电路。通过驱动装置44供电，电动机10进行驱动。
36.存储部42可以由易失性存储器、非易失性存储器、或者硬盘等能够存储信息的非暂时性的存储介质构成。动作控制部43相当于按照动作程序45进行驱动的处理器。处理器读入动作程序45，实施在动作程序45中确定的控制，由此，作为动作控制部43发挥功能。
37.作为这样的机器1，可以采用具有电动机10的任意机器。例如，作为机器1，可以举例对工件进行加工的机床。作为电动机10，可以举例使工具或者工件旋转的主轴马达、或者用于使工作台或者主轴头沿着预先确定的坐标轴移动的进给轴马达。
38.图2是本实施方式的第一电动机的剖视图。参照图1和图2，第一电动机10是转子11具有磁铁18的同步电动机。电动机10具有转子11和定子12。定子12包含由具有磁性的材质形成的定子铁芯20和固定于定子铁芯20的线圈16。定子铁芯20例如由沿轴向层叠的多个磁性钢板形成。线圈16例如包含卷绕于定子铁芯20的绕组和固定绕组的树脂部。
39.转子11固定于形成为棒状的轴13。转子11包含固定于轴13的外周面且由具有磁性的材质形成的转子铁芯17和固定于转子铁芯17的多个磁铁18。本实施方式的磁铁18是永久磁铁。
40.轴13为了传递旋转力而与其他部件连结。轴13绕旋转轴ra旋转。本实施方式的轴向表示轴13的旋转轴ra延伸的方向。在本实施方式中，在电动机10中，将轴13与其他部件连结的一侧称为前侧。另外，将前侧的相反侧称为后侧。在图2所示的例子中，箭头81表示电动机10的前侧。
41.电动机10包含前侧的壳体21和后侧的壳体22作为框体。转子11配置在框体的内
部。定子12的定子铁芯20支承于壳体21、22。壳体21支承轴承14。在壳体22固定有支承轴承15的轴承支承部件26。壳体21、22经由轴承14、15将轴13支承为能够旋转。在壳体22的后侧端部固定有将壳体22的内部空间封闭的后罩23。这样，作为电动机10的构成部分，可以举例转子11、转子铁芯17、磁铁18、定子12、定子铁芯20、线圈16、壳体21、22、轴13、后罩23、轴承支承部件26、轴承14、15、温度检测器31以及旋转位置检测器32等。作为电动机10的构成部分，不限于该方式，而是可以采用构成电动机10的任意部分。例如，可以采用覆盖定子的外壳。
42.在轴13的后侧端部配置有用于检测轴13的旋转位置或转速的旋转位置检测器32。本实施方式的旋转位置检测器32由编码器构成。在定子12的线圈16固定有检测线圈16的温度的温度检测器31。本实施方式的温度检测器31由热敏电阻构成。温度检测器31和旋转位置检测器32的输出被输入到控制装置41。
43.在由温度检测器31检测出的温度比预先确定的温度判定值高时，控制装置41可以判定为电动机10产生了过热。此时，控制装置41可以使向电动机10供给的电流值降低，或者停止电动机10。另外，控制装置41可以根据旋转位置检测器32的输出来实施反馈控制。例如，可以实施控制电动机10的轴13的旋转位置的位置反馈控制或控制轴13的转速的速度反馈控制。
44.本实施方式的温度推定装置2推定配置于定子12的线圈16的温度检测器31输出的温度。特别是，在本实施方式中，温度推定装置2推定温度检测器31的温度。另外，温度推定装置2推定温度检测器31的温度相对于时间经过的变化。
45.温度推定装置2由运算处理装置(计算机)构成，该运算处理装置包含作为处理器的cpu。温度推定装置2包含存储部51，存储部51存储与电动机10的温度推定相关的信息。存储部51可以由易失性存储器、非易失性存储器、或者硬盘等能够存储信息的非暂时性的存储介质构成。温度推定装置2包含显示与电动机10的温度相关的信息的显示部52。显示部52可以由液晶显示面板等任意的显示面板构成。
46.温度推定装置2包含推定温度检测器31的温度的推定部53。推定部53按照电动机的模型(热模型)进行计算，由此，推定温度检测器31的温度。推定部53包含根据电动机10的动作指令来计算线圈16的一次铜损引起的发热量以及定子铁芯20的铁损引起的发热量的损失计算部54。推定部53包含利用电动机的模型计算温度检测器31的温度的温度计算部55。温度计算部55根据一次铜损以及铁损引起的发热量、各个构成部分的模型的热容量、以及构成部分的模型彼此之间的热传递相关的系数，来计算温度检测器31的温度。
47.本实施方式中的温度推定装置2具有设定电动机的模型所包含的参数的参数设定装置的功能。温度推定装置2的参数设定部61作为参数设定装置发挥功能。参数设定部61设定参数，该参数包含：电动机10的构成部分中的热容量、以及构成部分彼此之间的热传递相关的系数。
48.参数设定部61包含取得实际驱动电动机10时的电动机10的状态的状态取得部62。状态取得部62取得：实际驱动电动机10而生成的电动机10的动作指令、从旋转位置检测器32输出的转速、以及从温度检测器31输出的温度。电动机10的动作指令由动作控制部43生成，因此可以从动作控制部43取得电动机10的动作指令。另外，状态取得部62可以从外部空气温度检测器33取得外部空气温度，外部空气温度检测器33检测配置有机器1的环境的温
度。
49.参数设定部61包含参数计算部63，参数计算部63计算电动机的模型所包含的参数。参数计算部63根据动作控制部43生成的动作指令和由旋转位置检测器32检测的转速，来计算线圈16和定子铁芯20的发热量。并且，参数计算部63根据线圈16和定子铁芯20的发热量来推定温度检测器的模型31a的温度。参数计算部63根据温度检测器的模型31a的温度和从温度检测器31输出的温度，来计算电动机的模型参数。
50.本实施方式的参数计算部63计算参数，使得由电动机的模型计算出的温度检测器的模型的温度变化与实际的温度变化对应。参数计算部63可以通过机器学习来设定电动机的模型参数。参数计算部63通过使用推定部53，使用电动机的模型来推定温度检测器的温度。参数计算部63包含：评价部66，其通过将温度检测器的模型31a的温度与由状态取得部62取得的温度检测器31的温度进行比较，来评价温度检测器的模型31a的温度。参数计算部63包含：参数变更部67，其根据评价部66的评价结果来变更参数值。
51.上述的推定部53、损失计算部54以及温度计算部55各单元相当于按照程序进行驱动的处理器。参数设定部61、状态取得部62以及参数计算部63各单元相当于按照程序进行驱动的处理器。另外，参数计算部63所包含的评价部66以及参数变更部67各单元相当于按照程序进行驱动的处理器。处理器实施在程序中确定的控制，由此作为各个单元发挥功能。
52.图3表示将本实施方式中的第一电动机的热移动模型化后的电动机的模型。在电动机的模型10a中包含构成第一电动机10的主要构成部分的模型。电动机的模型10a包含：转子的模型11a、定子铁芯的模型20a以及卷绕于定子铁芯的线圈的模型16a。另外，电动机的模型10a包含用于检测线圈16的温度的温度检测器的模型31a。
53.另外，参照图2，在转子11与定子铁芯20之间夹设有空气层。并且，在转子11与线圈16之间夹设有空气层。本实施方式中的电动机的模型10a包含空气层的模型35a。另外，电动机的模型10a包含外部空气的模型36a作为电动机10的周围空气的模型。这样，在本实施方式的电动机的模型中，作为电动机的构成部分的模型而生成空气层以及外部空气。
54.由温度检测器31检测出的温度与线圈16的温度大致相等。但是，发明人发现在规定条件下存在如下情况：由于温度检测器31的热容量小，所以由温度检测器31检测出的温度与线圈16的温度不同。更严格地说，由温度检测器31检测出的温度是温度检测器31的主体部的温度。因此，在本实施方式中，针对温度检测器31也生成温度检测器的模型31a作为构成部分的一个模型。此外，也可以不考虑温度检测器31的热容量，而将温度检测器的模型31a的温度设为与安装温度检测器31的构成部分的模型的温度相同来进行计算。在这里的例子中，温度检测器的模型31a的温度也可以设为与线圈的模型16a的温度相同来进行计算。
55.在电动机的模型10a中，设定包含热容量以及热传递相关的系数的多个参数。对各个构成部分的模型设定热容量。对线圈的模型16a、定子铁芯的模型20a、空气层的模型35a、转子的模型11a以及温度检测器的模型31a各模型，设定作为变量的温度t1、t2、t3、t4、t5以及作为常数的热容量c1、c2、c3、c4、c5。另外，对外部空气的模型36a设定作为变量的温度tr。
56.电动机10的一个构成部分的热被传递到其他构成部分。在电动机的模型10a中，计算构成部分彼此之间的热移动。对电动机10的各个构成部分的模型彼此之间，设定热传递相关的系数。在这里的例子中，确定了对热传递系数乘以接触面积而得的系数。
57.对定子铁芯的模型20a与线圈的模型16a之间，设定热传递相关的系数ha。对空气层的模型35a与线圈的模型16a之间，设定热传递相关的系数hc1。对空气层的模型35a与定子铁芯的模型20a之间，设定热传递相关的系数hc2。对空气层的模型35a与转子的模型11a之间，设定热传递相关的系数hc3。对线圈的模型16a与温度检测器的模型31a之间，设定热传递相关的系数hd。并且，为了模拟从定子铁芯20向外部空气的热释放，对定子铁芯的模型20a与外部空气的模型36a之间，设定热传递相关的系数hb。
58.在本实施方式的电动机的模型10a中，作为构成部分产生的热，考虑了在定子12的线圈16产生的一次铜损p
c1
。向线圈的模型16a输入一次铜损引起的发热量。另外，考虑了因转子11的磁铁18的磁力而产生的定子铁芯20的铁损pi。向定子铁芯的模型20a输入铁损引起的发热量。
59.在线圈以及定子铁芯等各个构成部分彼此之间，热移动依赖于热传递相关的系数大小。另外，各个构成部分的温度根据输入热量与输出热量之差上升或下降。图3所示的电动机的模型10a的各个构成部分的温度变化率可以由下式(1)至式(5)表示。在各个构成部分中，通过将输入热量与输出热量之差除以热容量，可以计算出温度变化率。
60.[数学式1]
[0061][0062][0063][0064][0065][0066]
t1：线圈的温度c1：线圈的热容量
[0067]
t2：定子铁芯的温度c2：定子铁芯的热容量
[0068]
t3：空气层的温度c3：空气层的热容量
[0069]
t4：转子的温度c4：转子的热容量
[0070]
t5：温度检测器的温度c5：温度检测器的热容量
[0071]
ha、hb、hc1、hc2、hc3、hd：热传递相关的系数
[0072]
p
c1
：一次铜损
[0073]
pi：铁损
[0074]
构成部分的热容量c1、c2、c3、c4、c5是常数，可以预先确定。热传递相关的系数ha、hb、hc1、hc2、hc3、hd是对热传递系数乘以接触面积而得的系数。系数ha、hb、hc1、hc2、hc3、hd是常数，可以预先确定。推定部53的损失计算部54如后述那样计算线圈16中的一次铜损p
c1
和定子铁芯中的铁损pi。推定部53的温度计算部55可以根据上述的式(1)至(5)的式子，计算微小时间dt内的温度变化量。
[0075]
接着，对式(1)和式(2)所包含的一次铜损p
c1
和铁损pi的计算方法进行说明。电动
机10的转速以及电动机10的负载率(相对于最大负载的比例)可以由作业者根据机器要进行的作业来预先设定。推定部53的损失计算部54计算一次铜损p
c1
和铁损pi。在表1中表示用于计算损失的损失映射(map)。
[0076]
[表1]
[0077]
表1损失映射
[0078][0079]
在表1中示出了相对于电动机10的转速(旋转速度)的最大输出时的损失、无负载时的损失以及最大输出时的电流。最大输出时的损失pm是电动机的负载率为100％时的损失，是由电动机的转速决定的值。无负载时的损失pn是电动机的负载率为零时的损失，取决于电动机的转速。最大输出时的电流im是在各个转速下负载率为100％时的电流值。可以实际驱动电动机来制作表1所示的损失映射。该损失映射例如可以预先存储在温度推定装置2的存储部51中。
[0080]
损失计算部54计算包含一次铜损p
c1
和铁损pi的总损失p
t
。总损失p
t
可以通过以下的式(6)以及式(7)来计算。
[0081]
[数学式2]
[0082]
p
t
＝k2
·
lf2+k1
·
lf+pn…
(6)
[0083]
k1＝p
m-p
n-k2
…
(7)
[0084]
p
t
：总损失
[0085]
pm：最大输出时的损失
[0086]
pn：无负载时的损失
[0087]
lf：电动机的负载率
[0088]
k1、k2：常数
[0089]
总损失p
t
可以根据最大输出时的损失pm、无负载时的损失pn以及电动机的负载率lf来计算。由于电动机的转速以及负载率被确定，所以根据表1可知最大输出时的损失pm以及无负载时的损失pn。常数k1、k2可以由作业者预先确定。接着，一次铜损p
c1
能够通过以下
的式(8)及式(9)来计算。
[0090]
[数学式3]
[0091]
p
c1
＝r1
·
i2…
(8)
[0092]
i＝im·
if
…
(9)
[0093]
p
c1
：一次铜损
[0094]
i：电流
[0095]
rl：一次电阻
[0096]im
：最大输出时的电流
[0097]
一次铜损p
c1
相当于在线圈16流过的电流的焦耳热。另外，在线圈16流过的电流i可以通过对最大输出时的电流im乘以电动机的负载率lf来计算。最大输出时的电流im可以从表1取得。在此，预先测定线圈16的一次电阻r1。接着，铁损pi可以通过以下的式(10)来计算。铁损pi可以通过从总损失p
t
减去一次铜损p
cl
来计算。
[0098]
[数学式4]
[0099]
pi＝p
t-p
c1
…
(10)
[0100]
pi：铁损
[0101]
作业者输入包含用于驱动机器1的转速和负载率的电动机的动作模式。推定部53的温度计算部55首先可以将各个构成部分的温度t1～t5设定为任意的温度。例如，温度计算部55将构成部分的温度t1～t5设定为通常的外部空气的温度tr。外部空气的温度tr可以根据配置机器1的场所预先确定。
[0102]
推定部53的损失计算部54根据动作模式中的转速以及电动机的负载率，计算一次铜损以及铁损。接着，温度计算部55通过求解上述的式(1)～(5)，可以计算微小时间dt内的温度检测器31的温度t5的变化量。这样，作业者可以确定电动机的运转模式，推定使电动机以运转模式运转时的温度检测器的温度随着时间经过的变化。作业者可以根据温度检测器31的温度变化来调整包含转速和电动机的负载率的电动机的运转模式。即，作业者可以调整包含电动机的机器的运转模式。
[0103]
但是，在本实施方式的电动机的模型10a中，只要能够高精度地推定电动机的多个构成部分中的一个构成部分的温度即可。一个构成部分以外的构成部分的温度也可以偏离实际温度。即，一个构成部分以外的构成部分的温度是与实际温度不同的温度，也可以不与实际温度对应。在这里的例子中，只要能够高精度地推定温度检测器的模型31a的温度t5即可，线圈的模型16a的温度t1、定子铁芯的模型20a的温度t2、空气层的模型35a的温度t3、以及转子的模型11a的温度t4也可以大幅偏离实际温度。
[0104]
并且，对电动机的模型10a设定的热容量c1～c5和对构成部分彼此之间设定的热传递相关的系数ha、hb、hc1～hc3、hd，依赖于构成部分的材质、形状以及配置等而存在固有值。但是，在本实施方式的电动机的模型10a中，多个热容量以及多个热传递相关的系数中的至少一部分参数被设定为：偏离实际的热容量或者实际的热传递相关的系数的值。换言之，至少一部分的参数被设定为与实际的热容量或实际的热传递相关的系数不同的值。
[0105]
设定各个参数使得温度检测器的模型31a的温度t5的变化与实际的温度变化对应。在本实施方式的电动机的模型10a中，通过进行构成部分的模型彼此之间的热传递的计算，温度检测器31的温度变化与实际的温度变化对应。例如，设定电动机的模型参数，使得
即使线圈以及定子铁芯等的温度与实际温度相比偏离，但温度检测器的温度也表示接近实际温度的值。此外，在后述的参数设定装置中设定了热容量以及热传递相关的系数，结果是，即使构成部分的全部的热容量以及全部的热传递相关的系数成为与实际的热容量以及实际的热传递相关的系数相同的值也是可以的。并且，在推定部推定构成部分的温度时，即使全部的构成部分的温度与实际的构成部分的温度相同也是可以的。
[0106]
这样，为了推定由温度检测器输出的温度而生成本实施方式中的电动机的模型，其中，温度检测器安装于作为一个电动机的构成部分的定子线圈。接下来，对设定包含热传递相关的系数以及热容量的参数的参数设定装置进行说明。
[0107]
参照图1，本实施方式的参数设定部61设定电动机的模型10a所包含的热容量、热传递相关的系数、以及式(6)、(7)中的常数k1、k2。作业者按照预先确定的运转模式实际驱动电动机10。状态取得部62取得电动机10的负载率、电动机10的转速以及从温度检测器31输出的温度作为电动机10的状态。并且，状态取得部62从外部空气温度检测器33取得外部空气的温度。
[0108]
图4表示为了设定本实施方式的电动机的模型所包含的参数而驱动电动机时的第一运转模式的曲线图。图4表示无负载时的运转模式。在该运转模式中，不对电动机10施加负载，使电动机10的转速逐渐上升。按预先确定的时间间隔使电动机的负载率暂时上升，由此，使电动机10的转速增加。
[0109]
由温度检测器31检测出的温度逐渐增加。在时刻t1～t7，使电动机10的负载率暂时上升，由此，使电动机10的转速上升。状态取得部62取得在使电动机10的转速逐渐上升的期间中电动机10的运转状态以及从温度检测器31输出的温度。更详细而言，状态取得部62按预先确定的微小时间取得电动机10的负载率、电动机10的转速以及从温度检测器31输出的温度，并存储在存储部51中。在本实施方式中，采用固定的外部空气的温度，但不限于该方式。状态取得部62也可以从外部空气温度检测器33按微小时间检测外部空气的温度。
[0110]
参照图1，状态取得部62取得由控制装置41的动作控制部43生成的动作指令所包含的转矩指令。状态取得部62可以根据转矩指令来计算电动机10的负载率。例如，动作控制部43具有位置控制器以及速度控制器。位置控制器根据基于动作程序的位置指令来计算速度指令。速度控制器根据速度指令来计算转矩指令。根据转矩指令来确定向电动机10供给的电流。动作控制部43向驱动装置44送出转矩指令或电流指令，由此，向电动机10供电。为了使转矩指令与电动机10的负载率对应，状态取得部62可以根据转矩指令来计算负载率。
[0111]
参数计算部63根据由状态取得部62取得的变量，来计算电动机的模型10a的参数。本实施方式的参数计算部63根据线圈16和定子铁芯20中的发热量、由温度检测器31检测出的温度，来计算包含热容量c1、c2、c3、c4、c5以及热传递相关的系数ha、hb、hc1、hc2、hc3、hd的参数。另外，参数计算部63计算式(6)及式(7)中的常数k1、k2作为参数。参数计算部63计算参数使得进行模拟时的温度检测器的模型31a的温度变化接近实际的温度变化。
[0112]
参数计算部63设定各个参数的初始值。参数的初始值可以通过任意的方法来设定。参数计算部63包含：损失计算部，其计算线圈16的一次铜损引起的发热量以及定子铁芯20的铁损引起的发热量。参数计算部63的损失计算部的功能与推定部53的损失计算部54的功能相同。因此，参数计算部63在发热量的计算中使用推定部53的损失计算部54。损失计算部54根据由状态取得部62取得的电动机10的转速以及电动机10的负载率，使用表1以及式
(6)至式(10)，计算一次铜损p
c1
以及铁损pi。在计算一次铜损p
c1
和铁损pi的式(6)和式(7)中包含常数k1、k2。并且，损失计算部54计算预先确定的微小时间dt中的损失，即微小时间中的发热量。这样，损失计算部54根据包含电动机的动作指令(负载率)和旋转位置检测器32的输出的实测值，计算式(1)和式(2)中的一次铜损p
c1
和铁损pi。
[0113]
参数计算部63包含使用电动机的模型来推定温度检测器的温度的温度计算部。参数计算部63的温度计算部的功能与推定部53的温度计算部55的功能相同。因此，参数计算部63在推定构成部分温度中使用推定部53的温度计算部55。温度计算部55使用各个参数以及由损失计算部54计算出的损失，根据电动机的模型10a来推定温度检测器31的温度。即，通过模拟来推定温度检测器的模型31a的温度。
[0114]
温度计算部55可以根据临时设定的参数来推定：在开始驱动电动机10后的由温度检测器31检测出的伴随时间经过的温度变化。电动机10的各个构成部分的模型的温度可以使用上述的式(1)至式(5)的微分方程式来计算。各个构成部分的模型的温度初始值例如可以设定为开始驱动电动机10时的外部空气温度即室温。
[0115]
参数计算部63的评价部66通过将由温度计算部55计算出的温度检测器的模型31a的温度与由温度检测器31实际测量出的温度进行比较，来进行温度检测器的模型31a的温度评价。评价部66对在电动机的模型10a中临时设定的参数进行评价。本实施方式的评价部66不评价温度检测器的模型31a的温度以外的变量，仅评价温度检测器的模型31a的温度。例如，除了温度检测器31以外，还可以在线圈16以外的构成部分进一步安装温度检测器来检测实际温度。可以将多个温度检测器的温度与模拟温度进行比较。但是，在这里的例子中，只要温度检测器的模型31a的温度变化接近实际的温度变化即可，不评价其他构成部分的温度中至少一部分的温度。
[0116]
接下来，参数计算部63的参数变更部67根据评价部66的评价结果来变更参数。并且，根据变更后的参数，通过与上述同样的计算来反复进行：由损失计算部54执行的损失计算、由温度计算部55执行的温度检测器的模型的温度计算、由评价部66执行的评价、以及由参数变更部67执行的参数变更。在由评价部执行的评价满足预先确定的条件时，可以确定为最终参数。
[0117]
在此，电动机的模型10a中的多个参数的组合个数非常多。多个参数可以通过机器学习的方法来确定。例如，多个参数可以通过贝叶斯最优化的方法来设定。
[0118]
在贝叶斯最优化中，针对包含成为输入的参数的说明变量，生成成为评价对象的目标函数。并且，搜索并设定目标函数被预测为最小或最大的参数。通过反复搜索该参数，可以设定参数的最佳值。另外，可以预先确定设定各个参数的范围。
[0119]
在此，关于温度检测器31的温度，将由电动机的模型10a推定出的温度检测器的模型31a的温度与由实际的温度检测器31检测出的温度的差分设定为目标函数。即，关于温度检测器31的温度，目标函数可以使用基于临时设定的参数根据式(1)至式(5)计算出的预测值与实际由温度检测器31检测出的实测值之差。作为目标函数，例如可以采用微小时间内的差的平均值等。然后，搜索下一个参数以使目标函数变小。
[0120]
在贝叶斯最优化中，可以反复进行参数的搜索以及参数的评价。如果目标函数为预先确定的判定范围内，则评价部66可以采用此时的参数值。另一方面，在目标函数脱离预先确定的判定范围时，可以进行下一个参数的搜索。在贝叶斯最优化的方法中，一边预测存
在解的区域，一边进行搜索，因此能够抑制计算的处理量。
[0121]
或者，除了基于贝叶斯最优化的参数设定以外，还可以预先确定设定各个参数的范围。参数计算部63的参数变更部67在参数范围内随机地设定多个参数。温度计算部55根据所设定的参数来推定温度检测器的模型31a的温度。评价部66可以根据从温度检测器31取得的温度的实测值来评价所设定的参数。这样的参数设定方法称为随机搜索法。
[0122]
或者，参数变更部67可以在设定参数的范围内部，按预先确定的间隔设定参数。温度计算部55使用所设定的参数来推定温度检测器的模型31a的温度。评价部66对离散地设定的参数的全部组合进行评价。该方法称为网格搜索法。
[0123]
在随机搜索法或网格搜索法中，也与贝叶斯最优化的方法一样，评价部66可以将温度检测器31的温度作为评价对象。如果目标函数为预先确定的判定范围内，则评价部66可以采用此时的参数值。或者，评价部66可以采用目标函数为最优的参数。评价部66可以将与实际的温度检测器31检测出的温度良好地一致的参数决定为电动机的模型10a中的参数。
[0124]
在本实施方式中，实施反复进行如下动作的控制：临时参数的设定、基于电动机模型的温度检测器的温度推定、临时参数的评价。对参数进行设定使得能够高精度地推定由温度检测器31检测出的温度变化。在本实施方式中，温度检测器以外的温度可以偏离实际温度，因此，在参数评价中，可以仅评价检测线圈温度的温度检测器的温度。因此，能够以较少的计算量在短时间内设定参数。
[0125]
在图4中，作为实际驱动电动机10的运转模式，示出了无负载时的运转，但不限于该方式。在确定电动机的模型10a的参数时，优选在各种运转状态下使电动机10运转，取得电动机10的运转状态。
[0126]
图5表示为了设定电动机的模型参数而实际驱动电动机的第二运转模式。在第二运转模式中，反复进行电动机10的负载率的上升和下降。使电动机10的负载率大幅地变化，从而使电动机的转速变化。由温度检测器31检测出的温度急剧地上升或下降。即，在第二运转模式中，是包含电动机急剧的温度变化的运转模式。
[0127]
在图5所示的例子中，在从时刻t11到时刻t20为止的各个时刻，将电动机10的负载率从0％增加到100％。电动机的转速增加，由温度检测器31检测出的温度上升。在经过规定的时间后，将电动机10的负载率减少至0％。电动机10的转速减小，由温度检测器31检测出的温度下降。状态取得部62在实施反复进行电动机10的负载率上升以及下降的运转的期间中，可以取得动作指令、转速以及从温度检测器31输出的温度。
[0128]
在图4所示的无负载时的第一运转模式或图5所示的温度急剧变化的第二运转模式中，由推定部53推定出的温度容易产生误差。通过以第一运转模式或第二运转模式驱动电动机来设定电动机的模型参数，可以根据各种负载的状况来进行参数调整。结果，能够计算在各种运转模式中高精度地推定温度检测器的温度的参数。
[0129]
在上述的实施方式中，作为用于推定温度的电动机的一个构成部分，以包含绕组的线圈为例进行了说明，但不限于该方式。作为推定温度的构成部分，可以采用电动机的任意构成部分。参照图3，作为推定温度的构成部分，例如可以选定定子铁芯、转子或空气层。此时，温度检测器配置为检测由温度推定装置推定温度的构成部分的实际温度。例如，在温度推定装置推定定子铁芯的温度时，可以将温度检测器安装于定子铁芯以检测定子铁芯的
温度。
[0130]
在本实施方式的温度推定装置中，只要能够高精度地推定一个构成部分的温度即可。因此，多个热容量以及多个热传递相关的系数中的至少一部分参数也可以设定为与实际的热容量以及实际的热传递相关的系数不同的值。作业者选定电动机的一个构成部分，在该构成部分安装温度检测器。参数设定装置可以通过与上述的用于检测线圈温度的参数设定同样的方法，来设定热传递相关的系数等参数。参数计算部的评价部通过将温度检测器的模型的温度与由实际的温度检测器取得的温度进行比较，来评价温度检测器的模型的温度。并且，参数变更部可以根据评价部的结果来变更参数。另外，当参数满足预先确定的条件时，评价部可以决定为最终参数。
[0131]
在上述的实施方式中，对转子具有永久磁铁的同步电动机进行了说明，但不限于该方式。在转子不具有永久磁铁的感应电动机中，也可以应用本实施方式中的电动机的模型。
[0132]
图6表示本实施方式的第二电动机的模型。第二电动机是感应电动机。感应电动机的转子包含由不锈钢或铜等形成的笼型导体。感应电动机的转子不包含永久磁铁。笼型导体固定于轴，与轴一体地旋转。在感应电动机中，通过由定子线圈生成的磁力，感应电流流过笼型导体的内部。在笼型导体的周围产生磁场而使转子旋转。
[0133]
在感应电动机中，电流在笼型导体中流过，因此产生作为二次损失的二次铜损p
c2
。二次损失相当于在笼型导体中流过的电流引起的焦耳热。在第二电动机的模型27a中，在转子中产生二次铜损引起的发热。第二电动机的构成部分中的热容量以及构成部分彼此之间的热传递相关的系数与第一电动机的模型10a一样。
[0134]
关于第二电动机的模型27a中各个构成部分的温度的微分方程式，计算转子温度的微分方程式与第一电动机的模型10a不同。表现转子温度变化的微分方程式为以下的式(11)。
[0135]
[数学式5]
[0136][0137]
p
c2
：二次铜损
[0138]
在式(11)中，对第一电动机的转子的模型11a的式(4)加上二次铜损p
c2
的发热量。其他的表示线圈、定子铁芯、空气层、温度检测器的温度变化的微分方程式与第一电动机的热模型中的微分方程式相同。
[0139]
在此，对二次铜损引起的发热量的计算方法进行说明。为了计算在转子导体中产生的二次铜损，需要推定在导体中流过的电流。
[0140]
图7表示进行感应电动机的矢量控制时的d轴电流和q轴电流的曲线图。在图7中，用箭头表示在定子中流过的d轴电流和q轴电流。d轴表示用于对线圈进行励磁的电流，q轴表示产生电动机的转矩的电流。通过将d轴电流i
1d
和q轴电流i
1q
以矢量相加来计算在定子铁芯中流过的整体电流i。在此，在励磁电流小时，电流i与d轴电流i
1d
之间的角度θ为45
°
。
[0141]
图8表示励磁电流变大时的d轴电流及q轴电流的曲线图。图8是励磁电流超过最大电流时的曲线图。当励磁电流变大时，电流i相对于d轴电流i
1d
的角度θ大于45
°
。在本实施方式中，根据d轴电流大小，变更计算一次侧线圈的q轴电流的式子。如式(12)以及式(13)所
示，根据预先确定的励磁电流ie来计算q轴电流i
1q
。
[0142]
[数学式6]
[0143]
当时
[0144]i1q
＝i
…
(12)
[0145]
当时
[0146][0147]i1q
：一次侧的q轴电流
[0148]
ie：励磁电流
[0149]
i：电流
[0150]
在此，通过对最大输出时的电流im乘以电动机的负载率来计算电流i。接着，可以根据1次侧线圈的q轴电流i
1q
，通过以下的式(14)来计算二次铜损p
c2
。
[0151]
[数学式7]
[0152][0153]
p
c2
：二次铜损
[0154]
r2：二次电阻
[0155]
m：互感
[0156]
l2：2次电感
[0157]
在此，电感l2是笼型导体的电感，互感m是笼型导体与定子线圈之间的互感。这些电感l2、互感m以及导体的二次电阻r2可以预先确定。感应电动机中的总损失p
t
和一次铜损p
c1
可以与同步电动机中的总损失和一次铜损同样地来计算。并且，铁损pi可以通过以下的式(15)来计算。
[0158]
[数学式8]
[0159]
pi＝p
t-p
c1-p
c2
…
(15)
[0160]
pi：铁损
[0161]
这样，在第二电动机中，也可以计算一次铜损、铁损以及二次铜损。另外，可以使用第二电动机的模型27a来推定用于检测定子线圈等构成部分的温度的温度检测器的温度。并且，参数设定部61可以与第一电动机的模型所包含的参数值的设定同样地设定第二电动机的模型所包含的热容量等参数值。
[0162]
图9表示使用由本实施方式的参数设定部设定的参数，由推定部推定出的温度检测器的温度的曲线图。在图9中示出了利用值彼此不同的参数组a和参数组b实施模拟时的曲线图。在此，示出了第二电动机的例子。参数组a和参数组b由参数设定部61设定。表2表示参数组a和参数组b中包含的参数。
[0163]
[表2]
[0164]
表2参数
[0165]
热传递相关的系数的单位：[w/k]
[0166]
质量的单位：[kg]
[0167][0168][0169]
参数组a以及参数组b通过以相互不同的运转模式驱动第二电动机而得到。在表2中，示出了对电动机的各个构成部分彼此之间的热传递系数乘以接触面积而得的热传递相关的系数。另外，对各个构成部分的材料的比热乘以质量来计算热容量。各个材料的比热可以预先确定，因此，在表2中示出了用于计算热容量的构成部分的质量m。若将参数组a和参数组b进行比较，则可知热传递相关的系数hc2、hd以及转子的质量m4等一部分参数的值在2个参数组a、b之间大不相同。
[0170]
另一方面，若参照图9，可知使用参数组b推定出的温度检测器的温度与使用参数组a推定出的温度检测器的温度良好地一致。特别是，在温度上升的期间中以及温度在规定范围内变动的期间中这两者之中，温度变化良好地一致。并且，由推定部53推定出的图9所示的温度变化与实际驱动电动机10时由温度检测器31检测出的温度变化良好地一致。
[0171]
存在值在参数组a与参数组b之间大不相同的参数。因此，可知参数组a以及参数组b中的至少一个参数组的值与实际的电动机中的参数组不同。特别是，可知多个热容量以及多个热传递相关的系数中的至少一部分参数被设定为与实际的热容量或者实际的热传递相关的系数不同的值。例如，可知参数组a的系数hc2和参数组b的系数hc2中的至少一个热传递相关的系数偏离实际的热传递相关的系数。
[0172]
这样，在本实施方式的温度推定装置中，即使多个参数中的至少一部分参数与实际值不同，也可以高精度地推定温度检测器的温度。另外，本实施方式的参数设定装置可以设定这样的电动机的模型的参数。此外，如上所述，参数设定装置计算出热容量以及热传递相关的系数，结果全部的热容量以及全部的热传递相关的系数可以与实际的热容量以及实际的热传递相关的系数相同。并且，在由推定部推定构成部分的温度时，全部的构成部分的温度可以与实际的构成部分的温度高精度地对应。
[0173]
上述的实施方式中的电动机的模型由线圈的模型、定子铁芯的模型、温度检测器的模型、空气层的模型、转子的模型以及外部空气的模型构成，但不限于该方式。电动机的模型也可以包含其他构成部分的模型。例如，电动机的模型可以包含支承定子和转子的框
体的模型、轴承的模型、以及支承转子的轴的模型等。或者，电动机的模型也可以不包含一部分模型。例如，电动机的模型可以不包含空气层的模型。
[0174]
通过从电动机的模型中排除框体的模型以及轴的模型等，可以减少用于推定温度检测器的温度的计算量或者用于设定参数的计算量。本实施方式的电动机的模型不包含热容量比较大的框体的模型以及轴的模型，但如图9所示，能够高精度地实施温度检测器的温度模拟。
[0175]
但是，在上述的温度推定装置中，在推定部使用电动机的模型来推定温度检测器的温度时，铜损、铁损、热传递相关的系数以及热容量不依赖于电动机的构成部分的温度而采用固定值。但是，这些损失和参数有时会随着电动机构成部分的温度变化而值发生变化。接着，对根据电动机的构成部分的温度来校正电动机的模型中的铜损、铁损、热传递相关的系数以及热容量中的至少一个的实施例进行说明。根据校正值来进行各个参数的校正。在此，以第一电动机的模型10a(参照图3)以及第二电动机的模型27a(参照图6)中的第一电动机的模型10a为例进行说明。
[0176]
首先，对定子铁芯中产生的铁损的校正进行说明。电动机的无负载时的损失是由于定子铁芯中的铁损而产生的。铁损是因在定子铁芯产生的磁通变化而产生的。在此，若电动机的转子温度上升，则转子所包含的磁铁的温度上升。磁铁具有若温度上升则磁力变弱这样的特性。因此，若磁铁温度上升，则在定子铁芯产生的磁通变小。即，若转子温度上升，则铁损变小。
[0177]
图10表示用于校正针对转子温度的无负载时的损失的校正值的曲线图。在铁损校正中，以转子温度越高铁损越小的方式进行校正。在本实施方式中，依赖于转子温度来校正无负载时的损失。参照图1，推定部53的损失计算部54以转子温度越高电动机的无负载时的损失越小的方式进行校正。损失计算部54根据转子温度来决定系数sn。并且，损失计算部54对无负载时的损失乘以系数sn。
[0178]
在图10所示的例子中，转子温度t4表示为从作为室温的20℃到作为最大值的130℃。转子温度为20℃时的系数sn为100％，转子温度为最大值时的系数sn为snx％。系数snx相当于用于校正成转子温度越高铁损越小的校正值。转子温度最大时的系数snx的大小在转子铁芯以及磁铁中依赖于形状以及材质等特性。系数snx可以由作业者预先确定。或者，如后所述，转子温度最大时的系数snx可以通过参数设定装置来设定。
[0179]
参照图1、图3以及图10，推定部53的损失计算部54根据在电动机的模型10a中计算出的转子温度t4来计算系数sn。表1是表示成为基准的损失以及电流的损失映射。表1例如是转子温度为20℃，系数sn为100％时的损失映射。
[0180]
损失计算部54可以计算对从表1的损失映射取得的无负载时的损失pn乘以系数sn而得的值来作为校正后的无负载时的损失。损失计算部54使用校正后的无负载时的损失来计算铁损。根据式(6)，若转子温度上升，则无负载时的损失pn变小，总损失p
t
变小。结果，根据式(10)，铁损pi变小。温度计算部55可以根据校正后的铁损，计算包含温度检测器的构成部分的温度。这样，能够考虑根据转子温度而变化的铁损大小。
[0181]
此外，定子铁芯中产生的铁损的校正不限于上述方式。可以通过任意方法根据转子温度来校正铁损。例如，可以进行如下校正：对用转子的成为基准的温度计算出的铁损乘以基于转子温度的系数。
[0182]
接着，对线圈中产生的一次铜损的校正进行说明。电动机的一次铜损相当于定子线圈的绕组中产生的焦耳热。如式(8)所示，通过定子线圈中的一次电阻r1与电流i的2次方之积来计算一次铜损。在此，线圈的绕组具有若温度上升则电阻变大这样的特性。因此，若线圈温度上升，则一次铜损变大。
[0183]
图11表示一次电阻的值相对于线圈温度的曲线图。参照图1、图3以及图11，在一次铜损的校正中，以线圈温度越高一次铜损越大的方式进行校正。在本实施方式中，依赖于线圈温度来校正一次电阻。损失计算部54根据线圈温度确定一次电阻r1。并且，损失计算部54根据一次电阻计算一次铜损。
[0184]
在图11所示的例子中，线圈温度t1表示为从作为室温的20℃到作为最大值的130℃。线圈温度为室温时的一次电阻r1a可以预先测量来确定。另外，线圈温度为最大值时的一次电阻r1b可以预先测定来确定。一次电阻r1a、r1b依赖于线圈的绕组的材质、形状以及长度等。或者，如后所述，一次电阻r1a、r1b可以通过参数设定装置来设定。一次电阻r1a、r1b相当于用于校正成线圈温度越高一次铜损越大的校正值。
[0185]
推定部53的损失计算部54根据在电动机的模型10a中计算出的线圈温度t1，计算校正后的一次电阻r1。损失计算部54使用校正后的一次电阻r1，根据式(8)计算一次铜损。若线圈温度上升，则一次电阻r1变大，因此，一次铜损变大。温度计算部55可以根据校正后的一次铜损，计算包含温度检测器的构成部分的温度。
[0186]
此外，线圈中产生的一次铜损的校正不限于上述方式。可以采用根据线圈温度来校正一次铜损的任意的校正方法。例如，可以进行对计算出的铜损乘以基于线圈温度的系数的校正。
[0187]
接下来，对设定于构成部分彼此之间的热传递相关的系数的校正进行说明。热传递系数一般而言具有构成部分彼此之间的温度差越大热传递系数越大这样的特性。另外，构成部分彼此的接触面积固定。因此，在热传递相关的系数的校正中，能够以构成部分彼此之间的温度差越大热传递相关的系数越大的方式进行校正。
[0188]
图12表示用于对电动机的构成部分彼此之间的温度差校正热传递相关的系数的常数的曲线图。横轴表示作为电动机的构成部分彼此之间的温度差从最小值0℃至最大值130℃。纵轴表示用于校正作为基准的热传递相关的系数的常数sh。成为基准的热传递相关的系数可以预先确定。在此，将构成部分彼此之间的温度差为0℃时的热传递相关的系数确定为基准的热传递相关的系数。构成部分彼此之间的温度差为0℃时的常数sh为1。在构成部分彼此之间的温度差最大时，常数sh为shx。
[0189]
参照图1、图3以及图12，推定部53的温度计算部55如以下的式(16)所示，通过对基准的热传递相关的系数h乘以基于常数sh的系数，来计算校正后的热传递相关的系数h’。
[0190]
[数学式9]
[0191][0192]
h’：校正后的热传递相关的系数
[0193]
h：基准与的热传递相关的系数
[0194]
(t
a-tb)：构成部分之间的温度差
[0195]
根据式(16)，在构成部分彼此之间的温度差为0℃时，校正后的热传递相关的系数
设定为基准的热传递相关的系数。构成部分彼此之间的温度差最大时的常数shx相当于根据构成部分彼此之间的温度差来改变热传递相关的系数的校正值。在图12所示的例子中，常数shx大于1，构成部分彼此之间的温度差越大，基准的热传递相关的系数相乘的系数越大。即，图12所示的常数shx相当于用于校正成构成部分彼此之间的温度差越大热传递相关的系数越大的校正值。常数shx例如是大于0且小于约3的值。常数shx可以预先确定。或者，如后所述，常数shx可以通过参数设定装置来设定。
[0196]
推定部53的温度计算部55计算各个构成部分彼此的温度差。温度计算部55取得构成部分彼此之间的基准的热传递相关的系数。温度计算部55根据式(16)来计算校正后的热传递相关的系数。温度计算部55使用校正后的热传递相关的系数，计算各个构成部分的温度。
[0197]
例如，温度计算部55在电动机的模型10a中计算当前的线圈的模型的温度t1与定子铁芯的模型的温度t2之间的温度差。线圈和定子铁芯之间的基准的热传递相关的系数预先确定。温度计算部55根据式(16)，计算校正后的热传递相关的系数。并且，温度计算部55在所述的式(1)以及式(2)中，使用校正后的热传递相关的系数，计算线圈的模型的温度t1的微小时间的变化量以及定子铁芯的模型的温度t2的微小时间的变化量。这样，能够考虑因构成部分彼此之间的温度差而变化的热传递相关的系数来计算构成部分的温度。
[0198]
此外，在上述的校正热传递相关的系数的方式中，校正成构成部分彼此之间的温度差越大热传递相关的系数越大，但不限于该方式。在后述的参数设定装置中，在计算出作为校正值的常数shx时，存在构成部分彼此之间的温度差越大热传递相关的系数越小的情况。即，存在常数shx小于1的情况。此时，推定部可以将热传递相关的系数校正成构成部分彼此之间的温度差越大热传递相关的系数越小。这样，推定部可以进行根据构成部分彼此之间的温度差来改变热传递相关的系数的校正。
[0199]
接下来，对构成部分的热容量的校正进行说明。热容量一般而言具有构成部分的温度越高热容量越大这样的特性。因此，在构成部分的热容量的校正中，可以校正成构成部分的温度越高热容量越大。
[0200]
图13表示用于对构成部分的温度校正热容量的常数的曲线图。横轴表示作为电动机的构成部分的温度从最小值0℃至最大值130℃。纵轴表示用于校正作为基准的热容量的常数sc。作为基准的热容量可以预先确定。在这里的例子中，构成部分的温度为0℃时的热容量为基准热容量。构成部分的温度为0℃时的常数sc为1。构成部分的温度最大时的常数sc为scx。
[0201]
参照图1、图3以及图13，推定部53的温度计算部55如以下的式(17)所示，通过对基准热容量c乘以基于常数sc的系数，来计算校正后的热容量c’。
[0202]
[数学式10]
[0203][0204]
c’：校正后的热容量
[0205]
c：基准热容量
[0206]
tc：构成部分的温度
[0207]
根据式(17)，在构成部分的温度为0℃时，将校正后的热容量设定为基准热容量。
构成部分的温度为最大时的常数scx相当于根据构成部分的温度来改变热容量的校正值。在图13所示的例子中，常数scx大于1，构成部分的温度越高，与基准热容量相乘的系数越大。即，图13所示的常数scx相当于用于校正成构成部分的温度越高热容量越大的校正值。常数scx例如是大于0且小于约3的值。常数scx可以预先确定。或者，如后所述，常数scx可以通过参数设定装置来设定。
[0208]
推定部53的温度计算部55取得构成部分的温度以及基准热容量。温度计算部55根据式(17)，计算各个构成部分的校正后的热容量。温度计算部55可以使用校正后的热容量，使用上述的式(1)至(5)来计算各个构成部分的温度。这样，能够考虑因构成部分的温度而变化的热容量来推定构成部分的温度。
[0209]
此外，在上述的校正热容量的方式中，以构成部分的温度越高热容量越大的方式进行校正，但不限于该方式。在后述的参数设定装置中，在计算出作为校正值的常数scx时，存在构成部分的温度越高热容量越小的情况。即，存在常数scx小于1的情况。此时，推定部可以将热容量校正成构成部分的温度越高热容量越小。这样，推定部可以进行根据构成部分的温度来改变热容量的校正。
[0210]
上述的铁损的校正、铜损的校正、热传递相关的系数的校正以及热容量的校正可以相互组合来实施。或者，可以实施任一个校正。可以根据各个构成部分的温度来校正铁损、一次铜损、热传递相关的系数以及热容量中的至少一个。结果，能够更准确地推定温度检测器的温度。
[0211]
此外，关于图6所示的第二电动机的模型27a中的二次铜损的校正，能够与一次铜损的校正同样地进行校正。并且，可以使用校正后的二次铜损，计算安装于任意构成部分的温度检测器的温度。
[0212]
这样，在电动机的模型中，可以根据校正值来校正热容量、热传递相关的系数、铁损以及铜损中的至少一个。用于校正热容量等的校正值与热容量以及热传递相关的系数等参数的设定一样，可以通过上述的参数设定装置来设定。与热容量以及热传递相关的系数一样，通过将校正值作为未知的参数来处理，可以由上述的参数设定装置来进行设定。
[0213]
参照图1，温度推定装置2的参数设定部61例如可以通过贝叶斯最优化等方法来设定校正值。参数设定部61可以与热传递相关的系数以及热容量的设定一样地计算各自的校正值。例如，参数设定部61将热传递相关的系数等参数及校正值设定为临时的初始值。状态取得部62取得电动机的驱动状态。推定部53的损失计算部54根据由状态取得部62取得的电动机10的转速等驱动状态来计算损失。推定部53的温度计算部55根据由损失计算部54计算出的损失，使用电动机的模型来推定温度检测器的模型31a的温度。此时，使用根据校正值校正后的损失以及热容量等。
[0214]
参数计算部63的评价部66对利用临时设定的参数和校正值计算出的温度检测器的模型31a的温度进行评价。评价部66对温度检测器的模型31a的温度进行评价，而不对温度检测器的模型31a的温度以外的变量进行评价。如果温度检测器的模型31a的温度在预先确定的判定范围内，则参数计算部63可以采用此时的参数以及校正值。例如，参数计算部63在温度检测器的模型31a的温度与从实际的温度检测器31输出的温度之差较小时，可以采用此时的参数以及校正值。另一方面，在温度检测器的模型31a的温度脱离预先确定的判定范围时，参数变更部67根据评价部66的评价结果来变更参数以及校正值。这样，可以反复实
施参数和校正值的设定以及温度检测器模型的温度的评价。
[0215]
参数计算部63可以设定多个热容量以及多个热传递相关的系数，并且可以设定校正值。参数计算部63可以与热容量以及热传递相关的系数的设定方法一样地设定校正值。由参数计算部63设定的校正值可以被设定与实际校正值相同的值，也可以被设定与实际校正值不同的值。即，由参数计算部63设定的校正值可以是偏离实际校正值的值。例如，参照图11，作为校正值的一次电阻r1a、r1b可以设定与实际的一次电阻值不同的值，也可以设定相同的值，其中，校正值用于计算依赖于线圈温度而变化的一次电阻。关于校正值，只要是能够高精度地推定温度检测器的温度即可。
[0216]
上述的实施方式可以适当组合。在上述的各图中，对相同或相等的部分标注相同的符号。此外，上述的实施方式是示例，并不限定发明。另外，在实施方式中，包含权利要求书所示的实施方式的变更。
[0217]
符号说明
[0218]
1 机器
[0219]
2 温度推定装置
[0220]
10 电动机
[0221]
10a 电动机的模型
[0222]
11 转子
[0223]
11a 转子的模型
[0224]
12 定子
[0225]
16 线圈
[0226]
16a 线圈的模型
[0227]
20 定子铁芯
[0228]
20a 定子铁芯的模型
[0229]
27a 电动机的模型
[0230]
31 温度检测器
[0231]
31a 温度检测器的模型
[0232]
32 旋转位置检测器
[0233]
35a 空气层的模型
[0234]
53 推定部
[0235]
54 损失计算部
[0236]
55温度计算部。

技术特征：
1.一种温度推定装置，其使用电动机的模型来推定温度检测器的温度，该温度检测器检测构成电动机的一个构成部分的温度，其特征在于，所述温度推定装置具有：推定部，其根据电动机的动作指令，计算线圈的一次铜损引起的发热量和定子铁芯的铁损引起的发热量，并利用电动机的模型来计算温度检测器的温度，电动机的模型包含转子的模型、定子铁芯的模型、线圈的模型、温度检测器的模型作为电动机的构成部分的模型，对各个所述构成部分的模型设定热容量，设定所述构成部分的模型彼此之间的热传递相关的系数，所述推定部使用一次铜损和铁损引起的发热量、所述构成部分的模型的热容量、所述构成部分的模型彼此之间的热传递相关的系数，来计算温度检测器的温度，将多个热容量和多个热传递相关的系数中的至少一部分参数设定为与实际的热容量或实际的热传递相关的系数不同的值，对多个热容量和多个热传递相关的系数进行设定，使得通过计算所述构成部分的模型彼此之间的热传递而计算出的温度检测器的温度变化与实际的温度变化对应，所述推定部进行如下校正中的至少一个校正：使得转子温度越高铁损越小的校正、使得线圈温度越高一次铜损越大的校正、根据所述构成部分彼此之间的温度差来改变热传递相关的系数的校正、以及根据所述构成部分的温度来改变热容量的校正。2.根据权利要求1所述的温度推定装置，其特征在于，所述推定部以转子温度越高电动机无负载时的损失越小的方式进行校正，并根据校正后的无负载时的损失来计算铁损。3.根据权利要求1所述的温度推定装置，其特征在于，所述推定部以线圈温度越高线圈电阻越大的方式进行校正，并根据校正后的线圈电阻来计算一次铜损。

技术总结
温度推定装置的推定部使用电动机的模型来推定安装于定子线圈的温度检测器的温度。对电动机的构成部分的模型彼此之间设定热传递相关的系数。将构成部分的模型的热容量以及热传递相关的系数中的至少一部分参数设定为与实际的热容量或者实际的热传递相关的系数不同的值。推定部在电动机的模型中计算定子铁芯的铁损引起的发热量。推定部以转子温度越高铁损越小的方式进行校正。损越小的方式进行校正。损越小的方式进行校正。


技术研发人员：神谷洋平
受保护的技术使用者：发那科株式会社
技术研发日：2021.10.13
技术公布日：2023/8/1