特許 5871638 インバータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871638

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】インバータ装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   H02P7/63 302S

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-14909(P2012-14909)

(22)【出願日】2012年1月27日

(65)【公開番号】特開2013-158086(P2013-158086A)

(43)【公開日】2013年8月15日

【審査請求日】2014年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】302038844

【氏名又は名称】東芝シュネデール・インバータ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088720

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 眞一

(74)【代理人】

【識別番号】100118430

【弁理士】

【氏名又は名称】中原 文彦

(72)【発明者】

【氏名】野原 貴誉丈

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２３３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５２６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２０１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０７３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６１１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０４４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２４５９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５５９７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／００−２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、
前記モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された前記出力電圧及び前記電流検出回路により検出された前記出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部により計算された前記出力電力の変化から前記モータの異常を検出する異常検出部と、
前記インバータ部を制御して前記モータの回転速度を一定にする速度調整部とを備え、
前記電力計算部は、前記モータが一定速度で回転し続ける場合、前記モータの初回運転における単位時間の出力電力及び前記モータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力を計算し、
前記異常検出部は、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転における単位時間の出力電力である出力電力基準値と、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合に前記モータの異常を検出することを特徴とするインバータ装置。

【請求項2】

直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、
前記モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された前記出力電圧及び前記電流検出回路により検出された前記出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部により計算された前記出力電力の変化から前記モータの異常を検出する異常検出部と、
前記モータの回転速度が切り替わる速度パターンに基づいて前記インバータ部を制御し、前記モータの回転速度を調整する速度調整部とを備え、
前記電力計算部は、前記モータが同じ前記速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、前記モータの初回運転における前記速度パターンの出力電力及び前記モータの初回運転以降の前記速度パターンごとの出力電力を計算し、
前記異常検出部は、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転における前記速度パターンの出力電力である出力電力基準値と、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転以降の前記速度パターンごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合に前記モータの異常を検出することを特徴とするインバータ装置。

【請求項3】

直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、
前記モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された前記出力電圧及び前記電流検出回路により検出された前記出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部により計算された前記出力電力の変化から前記モータの異常を検出する異常検出部と、
前記モータの回転速度が切り替わる速度パターンに基づいて前記インバータ部を制御し、前記モータの回転速度を調整する速度調整部とを備え、
前記電力計算部は、前記モータが同じ前記速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、前記モータの初回運転における前記速度パターン内の回転速度ごとの出力電力及び前記モータの初回運転以降の前記速度パターン内の回転速度ごとの出力電力を計算し、
前記異常検出部は、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転における前記速度パターンの回転速度ごとの出力電力である出力電力基準値と、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転以降の前記速度パターンの回転速度ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合に前記モータの異常を検出することを特徴とするインバータ装置。

【請求項4】

前記異常検出部は、前記モータの回転速度が切り替えられた場合、その時点の運転回数における前記比率を加味して前記出力電力基準値を変更することを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。

【請求項5】

前記異常検出部は、前記速度パターンが変更された場合、その時点の運転回数における前記比率を加味して前記出力電力基準値を変更することを特徴とする請求項２又は３記載のインバータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、インバータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インバータ装置は、通常、過電流トリップや過電圧トリップ、過熱トリップなどの各種のトリップ機能を備えている。このうち過電流トリップは、インバータ装置の出力電流を測定し、モータ短絡などが発生して出力電流が急激に増加した場合、インバータ装置が故障することを防止するため、インバータ回路に供給するゲート信号を止める機能である。

【0003】

ところが、モータや負荷機械の劣化（例えば、モータのグリス不足や機械部品の摩耗など）によってインバータ装置に対する負荷がやや重くなっただけの場合には、出力電流が過電流保護レベルを超えないため、運転は継続される。これはモータの故障につながる可能性があり、モータや負荷機械の劣化を検出して警告を出すような機能が求められている。

【0004】

前述の対策としては、出力電流と出力周波数を測定し、その出力周波数に対する出力電流の値が基準を超えた場合に、モータ異常が発生したと判断するインバータ装置が開発されている。また、位置指令、電動機位置、速度指令、電動機速度、トルク及び機械振動のいずれかを周波数解析してモータ異常を検出するインバータ装置も開発されている。

【0005】

このようなインバータ装置では、通常、モータの安定動作のため、モータに与える出力電力を所定値に保つ必要がある。例えば、インバータ装置に対する入力電圧が下がった場合には、出力電流を上げる必要があり、逆に、インバータ装置に対する入力電圧が上がった場合には、出力電流を下げる必要がある。このため、出力電流は入力電圧の変化に応じて変動することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−２８８８２９号公報

【特許文献2】特開２０１０−１６６６８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前述の出力電流を用いてモータ異常を検出するインバータ装置では、出力電流が入力電圧の変化により変動するため、出力電流の変動がモータ異常によるものなのか入力電圧の変化によるものなのかを区別することはできず、モータ異常の検出精度が低下してしまう。

【0008】

また、前述の周波数解析を行ってモータ異常を検出するインバータ装置では、周波数解析に処理時間を要し、その処理時間を短縮するためには高性能な処理装置が必要となるため、コストが増加してしまう。

【0009】

本発明が解決しようとする課題は、モータ異常の検出を安価で精度良く行うことができるインバータ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態に係るインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、電圧検出回路により検出された出力電圧及び電流検出回路により検出された出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、電力計算部により計算された出力電力の変化からモータの異常を検出する異常検出部と、インバータ部を制御してモータの回転速度を一定にする速度調整部とを備え、電力計算部は、モータが一定速度で回転し続ける場合、モータの初回運転における単位時間の出力電力及びモータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力を計算し、異常検出部は、電力計算部により計算されたモータの初回運転における単位時間の出力電力である出力電力基準値と、電力計算部により計算されたモータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータの異常を検出する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の一形態に係るインバータ装置の概略構成を示す図である。

【図2】単位時間当りの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】図２に示すモータ異常検出処理に係るモータ速度制御（周波数制御）を説明するための説明図である。

【図4】一つの速度パターン分の出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】図４に示すモータ異常検出処理に係るモータ速度制御（周波数制御）を説明するための説明図である。

【図6】一つの速度パターン内の回転速度ごとの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】図６に示すモータ異常検出処理に係るモータ速度制御（周波数制御）を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

実施の一形態について図面を参照して説明する。

【0013】

図１に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、主回路２と、その主回路２を制御する制御部３と、各種情報を記憶する記憶部４と、数値や文字などを表示する表示部５と、使用者により入力操作される操作部６とを備えている。

【0014】

主回路２は、三相交流電源Ａ１から供給される交流電圧を整流して電源線１１、１２間に出力するコンバータ部１３と、電源線１１、１２間に接続された平滑用のコンデンサ１４と、電源線１１、１２間の直流電圧を交流電圧に変換してモータＡ２に供給するインバータ部１５と、そのインバータ部１５の入力側の直流電圧を検出する電圧検出回路１６と、インバータ部１５からモータＡ２に出力される出力電流を検出する複数の電流検出回路１７とを備えている。

【0015】

コンバータ部１３は、ダイオード１３ａを三相ブリッジ接続することにより構成されている。このコンバータ部１３は整流部として機能する。また、インバータ部１５は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子１５ａを三相ブリッジ接続すると共に、各スイッチング素子１５ａに対して還流ダイオード１５ｂを並列接続することによって構成されている。

【0016】

電圧検出回路１６は、電源線１１、１２間の直流電圧を検出するように設けられており、制御部３に電気的に接続されている。また、各電流検出回路１７は三相の相ごとに出力電流を検出するようにそれぞれ設けられており、制御部３に電気的に接続されている。

【0017】

なお、前述の電圧検出回路１６は、インバータ装置１の出力電圧を検出可能に、すなわち電源線１１、１２間の直流電圧を検出するように設けられているが、これに限るものではなく、例えば、インバータ部１５の出力側の交流電圧を検出するように設けられても良い。

【0018】

また、前述の電流検出回路１７は、インバータ装置１の出力電流を検出可能に、すなわち三相の相ごとに出力電流を検出するように設けられているが、これに限るものではなく、例えば、三相のうち、二相や一相のみの出力電流を検出しても良いし、また、各ＩＧＢＴに直列に電流検出用抵抗を接続して検出しても良い。

【0019】

制御部３は、スイッチング素子１５ａ用のゲート信号（ゲート駆動信号）を生成し、その生成したゲート信号をインバータ部１５に供給してインバータ部１５を制御する。この制御部３は、Ｖ／ｆ（電圧／周波数）一定制御に代表されるモータ制御に関する各種の演算を高速に実行可能なＣＰＵ（Central Processing Unit）や時間計測可能なタイマなどを備えている。

【0020】

特に、制御部３は、モータ制御においてモータＡ２の回転速度（運転周波数）を調整する速度調整部３ａと、電圧検出回路１６により検出された直流電圧及び電流検出回路１７により検出された出力電流とを用いて出力電力を計算する電力計算部３ｂと、その電力計算部３ｂにより計算された出力電力の変化に応じてモータＡ２の異常を検出する異常検出部３ｃとを備えている。

【0021】

これらの速度調整部３ａや電力計算部３ｂ、異常検出部３ｃは、電気回路などのハードウエアで構成されても良く、あるいは、これらの機能を実行するプログラムなどのソフトウエアで構成されても良い。また、ハードウエア及びソフトウエアの両方の組合せにより構成されても良い。

【0022】

記憶部４は、各種プログラムや各種データ（例えば、各種設定データや過去のトリップ履歴、累積運転時間）などの各種情報を記憶する。この記憶部４としては、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどを用いることが可能である。

【0023】

表示部５は、運転周波数や出力電流、出力電圧、トリップコードなどの各種情報を表示する。この表示部５としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）パネルやＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルなどを用いることが可能である。

【0024】

操作部６は、使用者からの入力操作を受け付ける入力部であり、例えば、最高周波数や加速時間、減速時間などの各種設定、さらに速度パターンの選択など、様々な入力操作を受け付ける。この操作部６としては、例えば、ボタン（キー）などの入力デバイスを用いることが可能である。

【0025】

このようなインバータ装置１では、三相交流電圧がコンバータ部１３によって直流電圧に変換され、コンデンサ１４によって平滑化される。平滑化された直流電圧はインバータ部１５によって任意の三相交流電圧に変換されてモータＡ２に出力され、モータＡ２が駆動される。

【0026】

このとき、インバータ部１５の入力側の直流電圧は電圧検出回路１６によって検出され、また、インバータ部１５の出力側の各相の出力電流は各電流検出回路１７によってそれぞれ検出され、制御部３に入力される。制御部３は、入力された各値から出力電力を計算し、計算した出力電力の変化からモータ異常の検出を行う。

【0027】

次に、前述のモータ異常の検出を行うモータ異常検出処理について詳しく説明する。まず、単位時間当りの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理について図２及び図３を参照して説明する。

【0028】

図２に示すように、電力計算部３ｂは、入力された直流電圧及び出力電流から単位時間Δｔ当りの出力電力Ｐ_ｎを計算し（ステップＳ１）、その後、異常検出部３ｃは、現在の運転が初回運転であるか否かを判断する（ステップＳ２）。

【0029】

ここで、出力電力Ｐ_ｎに関して、図３に示すように、ｎは単位時間Δｔごとに一つ増加する運転回数（ｎ＝１、２、３、・・・）である。したがって、出力電力Ｐ_ｎは、ｎの増加に伴ってＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、・・・というように順次算出されることになる。

【0030】

なお、図３では、周波数（運転周波数）はＦ１で一定であり、時間経過の途中でＦ２に切り替わり（Ｆ_１＜Ｆ_２）、そのまま一定になっている。この周波数とモータＡ２の回転速度は比例関係にある。このような周波数は、操作部６に対する使用者の入力操作により記憶部４に予め設定されている。速度調整部３ａは、設定された周波数に基づいてインバータ部１５を制御し、モータＡ２の回転速度を一定に調整する。

【0031】

図２に戻り、ステップＳ２において、現在の運転が初回運転である（ｎ＝１）と判断すると（ステップＳ２のＹＥＳ）、出力電力Ｐ_１を基準値（出力電力基準値）Ｐ_０として記憶部４に記憶し（ステップＳ３）、その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ４）、ステップＳ１から処理を繰り返す。

【0032】

一方、ステップＳ２において、現在の運転が初回運転でない（ｎ≠１）、すなわち二回目以降であると判断すると（ステップＳ２のＮＯ）、現在の運転におけるモータＡ２の回転速度変更（運転周波数変更）の有無を判断する（ステップＳ５）。

【0033】

ステップＳ５において、モータＡ２の回転速度変更がないと判断すると（ステップＳ５のＮＯ）、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ６）。出力電力変動率α_ｎは、α_ｎ＝Ｐ_ｎ／Ｐ_０（ｎ＝２、３、・・・）で求められる。

【0034】

なお、前述の許容範囲の下限値である０．９と上限値である１．１は、許容出力電力変動率±１０％とした場合（例示）であり、使用者は操作部６を入力操作することで条件に応じて許容範囲を任意に設定することが可能である。

【0035】

ステップＳ６において、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にないと判断すると（ステップＳ６のＮＯ）、モータＡ２の異常発生を検出し、表示部５に警告（アラーム）を表示する（ステップＳ７）。

【0036】

なお、警告としては、例えば、トリップコードと呼ばれる英数字（どの英数字がモータ異常を示すかは予め決められている）を表示したり、あるいは、表示部５がＬＣＤパネルである場合には、例えば「モータ異常」という文字などを表示したりすることが可能である。

【0037】

一方、ステップＳ６において、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にあると判断されると（ステップＳ６のＹＥＳ）、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ４）、ステップＳ１から処理を繰り返す。

【0038】

また、ステップＳ５において、モータＡ２の回転速度変更、すなわち運転周波数変更があると判断すると（ステップＳ５のＹＥＳ）、変更直後の出力電力Ｐ_ｎと変更直前の出力電力変動率α_ｎ-1から変更後の基準値Ｐ_０をＰ_０＝Ｐ_ｎ／α_ｎ-1として計算し、記憶部４に記憶する（ステップＳ８）。その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ４）、ステップＳ１から処理を繰り返す。

【0039】

このようなモータ異常検出処理では、入力された直流電圧及び出力電流から単位時間Δｔ当りの出力電力Ｐ_ｎが計算され、初運転時（ｎ＝１）には基準値Ｐ_０＝Ｐ_１として記憶される（図３参照）。二回目以降には、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かが判定される。出力電力変動率α_ｎが前述の許容範囲内にない場合には、インバータの負荷であるモータＡ２の異常と判断され、モータ異常が検出される。これに応じ、表示部５は、警告として、例えば、トリップコードの英数字や「モータ異常」という文字を表示する。

【0040】

ここで、出力電力Ｐ_ｎはモータＡ２の安定動作のため、所定値に保たれている。例えば、インバータ装置１に対する入力電圧の変化により出力電流が変動した場合でも、出力電力Ｐ_ｎは変動せずに一定に維持される。このため、出力電力Ｐ_ｎの変動はモータＡ２の異常に応じたものとなる。この出力電力Ｐ_ｎの変動からモータＡ２の異常を検出することから、モータＡ２の異常を精度良く検出することが可能となる。さらに、モータＡ２の異常発生に応じてその旨を示す警告が使用者に報知されるので、使用者はモータ異常の発生を迅速に把握することができる。

【0041】

なお、運転周波数（モータＡ２の回転速度）が変更された場合には（図３参照）、変更直後の出力電力Ｐ_ｎと変更直前の出力電力変動率α_ｎ-1から変更後の基準値Ｐ_０がＰ_０＝Ｐ_ｎ／α_ｎ-1として計算されて記憶部４に記憶され、新しい基準値として用いられる。これにより、運転周波数が変更された場合でも、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して基準値Ｐ_０が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。

【0042】

次に、一つの速度パターン分の出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理について図４及び図５を参照して説明する。

【0043】

図４に示すように、電力計算部３ｂは、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン分の出力電力Ｐ_ｎを計算し（ステップＳ１１）、その後、異常検出部３ｃは、現在の運転が初回運転であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。

【0044】

ここで、出力電力Ｐ_ｎに関して、図５に示すように、ｎは単位時間Δｔ、すなわち一つの速度パターン（運転周波数パターン）ごとに増加する運転回数（ｎ＝１、２、３、・・・）である。したがって、出力電力Ｐ_ｎは、ｎの増加に伴ってＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、・・・というように順次算出されることになる。

【0045】

なお、図５では、単位時間Δｔごとに同じ速度パターン（運転周波数パターン）が繰り返される。一つの速度パターンでは、周波数はＦ_１からＦ_３に切り替わり、Ｆ_３からＦ_２に切り替わり、周波数が段階的に切り替わる（Ｆ_１＜Ｆ_２＜Ｆ_３）。この周波数とモータＡ２の回転速度は比例関係にある。このような速度パターンは、操作部６に対する使用者の入力操作により記憶部４に予め設定されている。速度調整部３ａは、単位時間Δｔごとに同じ速度パターンに基づいてインバータ部１５を制御し、モータＡ２の回転速度を調整する。

【0046】

図４に戻り、ステップＳ１２において、現在の運転が初回運転である（ｎ＝１）と判断すると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、出力電力Ｐ_１を基準値（出力電力基準値）Ｐ_０として記憶部４に記憶し（ステップＳ１３）、その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１から処理を繰り返す。

【0047】

一方、ステップＳ１２において、現在の運転が初回運転でない（ｎ≠１）、すなわち二回目以降であると判断すると（ステップＳ１２のＮＯ）、現在の運転における速度パターン変更（運転周波数パターン変更）の有無を判断する（ステップＳ１５）。

【0048】

ステップＳ１５において、速度パターン変更がないと判断すると（ステップＳ１５のＮＯ）、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１６）。出力電力変動率α_ｎは、α_ｎ＝Ｐ_ｎ／Ｐ_０（ｎ＝２、３、・・・）で求められる。

【0049】

なお、ここでも前述と同様に、前述の許容範囲の下限値である０．９と上限値である１．１は、許容出力電力変動率±１０％とした場合（例示）であり、使用者は操作部６を入力操作することで条件に応じて許容範囲を任意に設定することが可能である。

【0050】

ステップＳ１６において、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にないと判断すると（ステップＳ１６のＮＯ）、モータＡ２の異常発生を検出し、表示部５に警告（アラーム）を表示する（ステップＳ１７）。

【0051】

なお、ここでも前述と同様に、警告としては、例えば、トリップコードと呼ばれる英数字（どの英数字がモータ異常を示すかは予め決められている）を表示したり、あるいは、表示部５がＬＣＤパネルである場合には、例えば「モータ異常」という文字などを表示したりすることが可能である。

【0052】

一方、ステップＳ１６において、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にあると判断されると（ステップＳ１６のＹＥＳ）、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１から処理を繰り返す。

【0053】

また、ステップＳ１５において、速度パターン変更、すなわち運転周波数パターン変更があると判断すると（ステップＳ１５のＹＥＳ）、変更直後の出力電力Ｐ_ｎと変更直前の出力電力変動率α_ｎ-1から変更後の基準値Ｐ_０をＰ_０＝Ｐ_ｎ／α_ｎ-1として計算し、記憶部４に記憶する（ステップＳ１８）。その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１から処理を繰り返す。

【0054】

このようなモータ異常検出処理では、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン分の出力電力Ｐ_ｎが計算され、初運転時（ｎ＝１）には基準値Ｐ_０＝Ｐ_１として記憶される（図５参照）。二回目以降には、出力電力変動率α_ｎが０．９≦α_ｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かが判定される。出力電力変動率α_ｎが前述の許容範囲内にない場合には、インバータの負荷であるモータＡ２の異常と判断され、モータ異常が検出される。これに応じ、表示部５は、警告として、例えば、トリップコードの英数字や「モータ異常」という文字を表示する。

【0055】

ここで、出力電力Ｐ_ｎはモータＡ２の安定動作のため、所定値に保たれている。例えば、インバータ装置１に対する入力電圧の変化により出力電流が変動した場合でも、出力電力Ｐ_ｎは変動せずに一定に維持される。このため、出力電力Ｐ_ｎの変動はモータＡ２の異常に応じたものとなる。この出力電力Ｐ_ｎの変動からモータＡ２の異常を検出することから、モータＡ２の異常を精度良く検出することが可能となる。さらに、モータＡ２の異常発生に応じてその旨を示す警告が使用者に報知されるので、使用者はモータ異常の発生を迅速に把握することができる。

【0056】

なお、速度パターン（運転周波数パターン）が変更された場合には（図５参照）、変更直後の出力電力Ｐ_ｎと変更直前の出力電力変動率α_ｎ-1から変更後の基準値Ｐ_０がＰ_０＝Ｐ_ｎ／α_ｎ-1として計算されて記憶部４に記憶され、新しい基準値として用いられる。これにより、速度パターンが変更された場合でも、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して基準値Ｐ_０が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。

【0057】

次に、一つの速度パターン内の回転速度ごとの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理について図６及び図７を参照して説明する。

【0058】

図６に示すように、電力計算部３ｂは、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン内の回転速度ごとの出力電力Ｐ_ｎｍを計算し（ステップＳ２１）、その後、異常検出部３ｃは、現在の運転が初回運転であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。

【0059】

ここで、出力電力Ｐ_ｎｍに関して、図７に示すように、ｎは単位時間Δｔ、すなわち一つの速度パターン（運転周波数パターン）ごとに増加する運転回数（ｎ＝１、２、３、・・・）であり、ｍは一つの速度パターン内の一定速度の数である（ｍ＝１、２、３）。したがって、出力電力Ｐ_ｎｍは、ｎ及びｍの増加に伴って、ｎ＝１でＰ_１１、Ｐ_１２、Ｐ_１３、ｎ＝２でＰ_２１、Ｐ_２２、Ｐ_２３、・・・というように順次算出されることになる。

【0060】

なお、図７では、単位時間Δｔごとに同じ速度パターン（運転周波数パターン）が繰り返される。一つの速度パターンでは、周波数はＦ_１からＦ_３に切り替わり、Ｆ_３からＦ_２に切り替わり、周波数が段階的に切り替わる（Ｆ_１＜Ｆ_２＜Ｆ_３）。このとき、周波数がＦ_１である時間はＴ_１、周波数がＦ_２である時間はＴ_２、周波数がＦ_３である時間はＴ_３である。この周波数とモータＡ２の回転速度は比例関係にある。このような速度パターンは、操作部６に対する使用者の入力操作により記憶部４に予め設定されている。速度調整部３ａは、単位時間Δｔごとに同じ速度パターンに基づいてインバータ部１５を制御し、モータＡ２の回転速度を調整する。

【0061】

図６に戻り、ステップＳ２２において、現在の運転が初回運転である（ｎ＝１）と判断すると（ステップＳ２２のＹＥＳ）、出力電力Ｐ_１ｍを基準値（出力電力基準値）Ｐ_０ｍとして記憶部４に記憶し（ステップＳ２３）、その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１から処理を繰り返す。なお、ｍは自然数（正の整数）であり、図７ではｍ＝１、２、３である。

【0062】

一方、ステップＳ２２において、現在の運転が初回運転でない（ｎ≠１）、すなわち二回目以降であると判断すると（ステップＳ２２のＮＯ）、現在の運転における速度パターン変更（運転周波数パターン変更）の有無を判断する（ステップＳ２５）。

【0063】

ステップＳ２５において、速度パターン変更がないと判断すると（ステップＳ２５のＮＯ）、出力電力変動率α_ｎｍが０．９≦α_ｎｍ≦１．１の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２６）。出力電力変動率α_ｎｍは、α_ｎｍ＝Ｐ_ｎｍ／Ｐ_０ｍ（ｎ＝２、３、・・・）で求められる。

【0064】

なお、ここでも前述と同様に、前述の許容範囲の下限値である０．９と上限値である１．１は、許容出力電力変動率±１０％とした場合（例示）であり、使用者は操作部６を入力操作することで条件に応じて許容範囲を任意に設定することが可能である。

【0065】

ステップＳ２６において、出力電力変動率α_ｎｍが０．９≦α_ｎｍ≦１．１の許容範囲内にないと判断すると（ステップＳ２６のＮＯ）、モータＡ２の異常発生を検出し、表示部５に警告（アラーム）を表示する（ステップＳ２７）。

【0066】

なお、ここでも前述と同様に、警告としては、例えば、トリップコードと呼ばれる英数字（どの英数字がモータ異常を示すかは予め決められている）を表示したり、あるいは、表示部５がＬＣＤパネルである場合には、例えば「モータ異常」という文字などを表示したりすることが可能である。

【0067】

一方、ステップＳ２６において、出力電力変動率α_ｎｍが０．９≦α_ｎｍ≦１．１の許容範囲内にあると判断されると（ステップＳ２６のＹＥＳ）、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１から処理を繰り返す。

【0068】

また、ステップＳ２５において、速度パターン変更、すなわち運転周波数パターン変更があると判断すると（ステップＳ２５のＹＥＳ）、変更直後の出力電力Ｐ_ｎｍと変更直前の出力電力変動率α_{（ｎ-1）ｍ}から変更後の基準値Ｐ_０ｍをＰ_０ｍ＝Ｐ_ｎｍ／α_{（ｎ-1）ｍ}として計算し、記憶部４に記憶する（ステップＳ２８）。その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１から処理を繰り返す。

【0069】

このようなモータ異常検出処理では、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン内の回転速度（運転周波数パターン内の周波数）ごとの出力電力Ｐ_ｎｍが計算され、初運転時（ｎ＝１）には基準値Ｐ_０ｍ＝Ｐ_１ｍとして記憶される（図７参照、ｍ＝１、２、３）。すなわち、各周波数Ｆ_１、Ｆ_３、Ｆ_２（Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）での出力電力Ｐ_１１、Ｐ_１２、Ｐ_１３が計算されて、それぞれが基準値Ｐ_０１、Ｐ_０２、Ｐ_０３として記憶される。二回目以降には、出力電力変動率α_ｎｍが０．９≦α_ｎｍ≦１．１の許容範囲内にあるか否かが判定される。出力電力変動率α_ｎｍが前述の許容範囲内にない場合には、インバータの負荷であるモータＡ２の異常と判断され、モータ異常が検出される。これに応じ、表示部５は、警告として、例えば、トリップコードの英数字や「モータ異常」という文字を表示する。

【0070】

ここで、出力電力Ｐ_ｎｍはモータＡ２の安定動作のため、所定値に保たれている。例えば、インバータ装置１に対する入力電圧の変化により出力電流が変動した場合でも、出力電力Ｐ_ｎｍは変動せずに一定に維持される。このため、出力電力Ｐ_ｎｍの変動はモータＡ２の異常に応じたものとなる。この出力電力Ｐ_ｎｍの変動からモータＡ２の異常を検出することから、モータＡ２の異常を精度良く検出することが可能となる。さらに、モータＡ２の異常発生に応じてその旨を示す警告が使用者に報知されるので、使用者はモータ異常の発生を迅速に把握することができる。

【0071】

なお、速度パターン（運転周波数パターン）が変更された場合には（図７参照）、変更直後の出力電力Ｐ_ｎｍと変更直前の出力電力変動率α_{（ｎ-1）ｍ}から変更後の基準値Ｐ_０ｍがＰ_０ｍ＝Ｐ_ｎｍ／α_{（ｎ-1）ｍ}として計算されて記憶部４に記憶され、新しい基準値として用いられる。これにより、速度パターンが変更された場合でも、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して基準値Ｐ_０が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。

【0072】

ここで、図７に示すように、速度パターンが変更された場合には、変更された区間Ｔ_２の出力電力の基準値Ｐ_０２は、変更前の出力電力変動率α_{（ｎ−１）２}＝Ｐ_{（ｎ−１）２}／Ｐ_０２と変更直後の出力電力Ｐ_ｎ２からＰ_０２＝Ｐ_ｎ２／α_{（ｎ−１）２}として計算され、新しい基準値として記憶される。このとき、基準値Ｐ_０１及び基準値Ｐ_０３に関しては、速度変更がなかったため、再計算は実行されない。これにより、基準値Ｐ_０ｍの再設定に係る計算時間を短縮することが可能となる。

【0073】

なお、前述の三つのモータ異常検出処理のうちどのモータ異常検出処理を実行するかは、操作部６に対する使用者の入力操作により予め設定されているが、これに限るものではなく、例えば、モータＡ２の回転速度制御に応じ、三つのモータ異常検出処理から自動的に一つのモータ異常検出処理を選択して実行するようにしても良い。

【0074】

例えば、速度パターンが設定されておらず、所定の回転速度だけが設定されている場合には、三つのモータ異常検出処理から一番目のモータ異常検出処理（図２参照）を自動的に選択して実行する。また、速度パターンが設定されている場合には、三つのモータ異常検出処理から二番目のモータ異常検出処理（図４参照）又は三番目のモータ異常検出処理（図６参照）を自動的に選択して実行する。

【0075】

以上説明したように、前述の実施形態によれば、モータＡ２に対する出力電圧及び出力電流を検出して出力電力を計算し、その計算した出力電力の変化に応じてモータＡ２の異常を検出する。これにより、出力電流に加え出力電圧が用いられ、出力電力の変化からモータＡ２の異常が検出されることになる。したがって、モータＡ２の異常に応じて変動する出力電力を計算すれば良く、高性能な処理装置を必要とせずに精度良くモータＡ２の異常を検出することが可能となり、その結果、モータ異常の検出を安価で精度良く行うことができる。

【0076】

また、モータＡ２が一定速度で回転し続ける場合、モータＡ２の初回運転における単位時間の出力電力及びモータＡ２の初回運転以降の単位時間ごとの出力電力を計算し、モータＡ２の初回運転における単位時間の出力電力である出力電力基準値と、モータＡ２の初回運転以降の単位時間ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータＡ２の異常を検出する。これにより、モータＡ２が一定速度で回転し続ける場合でも、精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。

【0077】

また、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、モータＡ２の初回運転における速度パターンの出力電力及びモータＡ２の初回運転以降の速度パターンごとの出力電力を計算し、モータＡ２の初回運転における速度パターンの出力電力である出力電力基準値と、モータＡ２の初回運転以降の速度パターンごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータＡ２の異常を検出する。これにより、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合でも、精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。

【0078】

また、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、モータＡ２の初回運転における速度パターン内の回転速度ごとの出力電力及びモータＡ２の初回運転以降の速度パターン内の回転速度ごとの出力電力を計算し、モータＡ２の初回運転における速度パターンの回転速度ごとの出力電力である出力電力基準値と、モータＡ２の初回運転以降の速度パターンの回転速度ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータＡ２の異常を検出する。これにより、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、速度パターン内の回転速度ごとの出力電力の変化に応じてモータ異常を検出するため、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。

【0079】

また、モータＡ２の回転速度が切り替えられた場合、あるいは、速度パターンが変更された場合、その時点の運転回数における前述の比率を加味して出力電力基準値を変更することから、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して出力電力基準値が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。

【0080】

なお、前述の実施形態においては、出力電力基準値と出力電圧との比率が許容範囲内にあるか否かを判断することによってモータＡ２の異常を検出しているが、これに限るものではなく、例えば、出力電力基準値と出力電圧との差分が許容範囲内にあるか否かを判断することによってモータＡ２の異常を検出するようにしても良い。ただし、比率を用いた方がモータＡ２の異常をより精度良く検出することが可能であるため望ましい。

【0081】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0082】

１…インバータ装置、３ａ…速度調整部、３ｂ…電力計算部、３ｃ…異常検出部、１５…インバータ部、１６…電圧検出回路、１７…電流検出回路、Ａ２…モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】