特許 6068976 建設機械用インバータシステム

(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】6068976

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】建設機械用インバータシステム

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20170116BHJP

   H02P 29/024 20160101ALI20170116BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20170116BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20170116BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/06

   H02P29/024

   H02M7/48 M

   E02F9/20 Z

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-284795(P2012-284795)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2014-128156(P2014-128156A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年7月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(73)【特許権者】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 俊郎

(72)【発明者】

【氏名】北村 佳昭

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１１６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１４２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６５４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１１６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２０６４７５５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２８５３３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相電動機と、
前記三相電動機の各相に対応してそれぞれ設けられた３つのアームと、
前記アームと同じ構成を有する少なくとも１つの予備アームと、
前記アーム及び前記予備アームに制御信号を入力することによって、前記アーム及び前記予備アームの動作を制御する制御装置と、
前記３つのアームのいずれかが故障したときに、故障した前記アームを前記制御装置に識別させるためのセンサであって、前記三相電動機の各相と前記アームとを電気的に接続する物体の存在を接触または非接触により検出することで、前記三相電動機の各相と前記アームとが電気的に接続されているか否かを検出するアーム接続センサと、
を備え、
前記三相電動機の各相は、対応する前記アーム、及び、前記予備アームのいずれか一方と選択的に接続可能となっており、
前記制御装置は、前記アーム接続センサに基づいて故障した前記アームを識別し、故障した前記アームへの制御信号の入力を停止するとともに、故障した前記アームに入力していたのと同じ制御信号を、前記予備アームに入力することを特徴とする建設機械用インバータシステム。

【請求項2】

前記三相電動機の各相と前記予備アームとを電気的に接続する物体の存在を接触または非接触により検出することで、前記三相電動機の各相と前記予備アームとが電気的に接続されているか否かを検出する予備アーム接続センサを備え、
前記制御装置は、前記予備アーム接続センサに基づいて、前記三相電動機の相が、故障した前記アームから前記予備アームにつなぎ変えられたことを判断し、故障した前記アームに入力していたのと同じ制御信号を、つなぎ変えが行われた前記予備アームに入力する、
請求項１に記載の建設機械用インバータシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設用機械において三相電動機を駆動する建設機械用インバータシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のモータ駆動システムでは、ファンを回転させるための三相のＤＣブラシレスモータ（三相電動機）を駆動するインバータにおいて、ＤＣブラシレスモータのある相に対して設けられたアームを構成する２つのスイッチング素子の一方が故障したときに、他方のスイッチング素子を常にオフの状態にして、ＤＣブラシレスモータを駆動する。これにより、上記２つのスイッチング素子を介して、電源の両端が短絡してしまうのを防止しつつ、ＤＣブラシレスモータの駆動を継続することができる。ただし、このとき、ＤＣブラシレスモータにおいてトルクが発生しない区間が生じるので、ＤＣブラシレスモータを起動させる際には、ＤＣブラシレスモータの回転子を準正常なトルクが発生する区間に位置させた状態で固定してから、ＤＣブラシレスモータの起動を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２４６２１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、上述したように、スイッチング素子の故障時に、電源の両端が短絡してしまうのを防止しつつ、三相電動機を駆動することができるが、三相電動機においてトルクが発生しない区間ある。そのため、特許文献１に記載されているように、三相電動機によりファンを回転させるだけであれば、起動時に回転子をトルクが発生する区間に位置させた状態で固定する必要がある以外はそれほど大きな問題とはならないが、例えば、三相電動機が建設機械の動作部分を動作させるためのものである場合には、所望のトルクが得られないと、建設機械の動作部分を正常に動作させることができない虞がある。また、建設機械の動作部分を動作させるための三相電動機では、建設機械による作業中に、回転と制動が繰り返し行われるため、回転させるときにその都度、三相電動機をトルクが発生する区間に位置させた状態で固定することは現実的ではない。

【0005】

ここで、故障したスイッチング素子をすぐに交換できれば問題はないが、建設機械では、一般に、多数の配管や電気接続ケーブルが、小さな空間内に高密度に収納されているため、建設機械による作業中にスイッチング素子が故障した場合に、作業現場でスイッチング素子の交換を行うことは困難であり、スイッチング素子の交換のためには、通常、建設機械を修理場に移動させる必要がある。そのため、スイッチング素子が故障したときには、長期間、当該建設機械による作業を行うことができなくなってしまう。

【0006】

本発明の目的は、アームの故障時にも電動機を正常に動作させることが可能な建設機械用インバータシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るインバータシステムは、三相電動機と、前記三相電動機の各相に対応してそれぞれ設けられた３つのアームと、前記アームと同じ構成を有する少なくとも１つの予備アームと、前記アーム及び前記予備アームに制御信号を入力することによって、前記アーム及び前記予備アームの動作を制御する制御装置と、前記３つのアームのいずれかが故障したときに、故障した前記アームを前記制御装置に識別させる故障アーム識別手段と、を備え、前記三相電動機の各相は、対応する前記アーム、及び、前記予備アームのいずれか一方に選択的に接続可能となっており、前記制御装置は、前記故障アーム識別手段に基づいて故障した前記アームを識別し、故障した前記アームへの制御信号の入力を停止するとともに、故障した前記アームに入力していたのと同じ制御信号を、前記予備アームに入力することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によると、いずれかのアームが故障したときに、故障したアームにそれまで入力されていた制御信号が予備アームに入力されるため、三相電動機の故障したアームに対応する相を、故障したアームから予備アームにつなぎ変えることにより、三相電動機を正常に駆動することができる。このとき、制御装置から３つのアームに入力される制御信号は位相が互いに異なるが、本発明では、制御装置が、故障アーム識別手段に基づいて故障したアームを識別可能であるため、故障したアームへの制御信号の入力を停止するとともに、故障したアームに入力していたのと同じ信号を予備アームに入力することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係るインバータシステムの構成を示す図である。

【図2】第１実施形態において、Ｕ相が故障したときの三相電動機の接続の切換を示す図である。

【図3】第２実施形態に係るインバータシステムの、三相電動機との接続部分の構成を示す図である。

【図4】第２実施形態において、Ｕ相が故障したときの接続の切換を示す図である。

【図5】変形例１の図２相当の図である。

【図6】変形例２の図４相当の図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１実施形態］
以下、本発明の好適な第１実施形態について説明する。

【0011】

図１に示すように、第１実施形態に係るインバータシステム１は、三相電動機１０、直流電源１１、３つのアーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ、予備アーム１３、接続部１４及びコントローラ１５（制御装置）を備えている。

【0012】

三相電動機１０は、例えば、ハイブリッドショベルにおいて、上部旋回体を旋回させるための三相電動機や、油圧ポンプを動作させるための三相電動機など、建設機械が備える三相電動機である。直流電源１１は、２次電池などである。３つのアーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗは、直流電源１１に対して並列に接続されている。各アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗは、それぞれ、直流電源１１に対して直列に接続された２つのスイッチング素子２１、２２を備えている。スイッチング素子２１、２２は、例えばトランジスタなどの半導体スイッチング素子であり、コントローラ１５から入力された制御信号に応じて、両端が導通したオンの状態と、両端の導通が遮断されたオフの状態とが切り換えられる。

【0013】

予備アーム１３は、直流電源１１に対して、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗと並列に接続されている。予備アーム１３は、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗと同様の構成を有するものであり、直流電源１１に対して直列に接続された２つのスイッチング素子２１、２２を備えている。

【0014】

また、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ及び予備アーム１３には、共通のコンデンサ１６が接続されている。また、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ、及び、予備アーム１３のスイッチング素子２１、２１には、それぞれ、個別の帰還ダイオード１７が接続されている。帰還ダイオード１７は、無効電力の処理などを行うために設けられたものである。

【0015】

接続部１４は、３つのコネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗと、予備コネクタ２４と、３つのリミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗ（故障アーム識別手段）を備えている。コネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗは、それぞれ、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗの、２つのスイッチング素子２１と２２との間の部分と接続されている。また、コネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗには、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗが正常に動作している状態では、三相電動機１０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）につながる接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗが接続されている。

【0016】

予備コネクタ２４は、予備アーム１３の２つのスイッチング素子２１と２２との間の部分に接続されている。予備コネクタ２４には、後述するように、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗのいずれかが故障したときに、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗのうち故障したアームに対応する接続ケーブルが接続される。

【0017】

リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗは、それぞれ、コネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗに隣接して配置されている。リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗは、コネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗに接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗが接続されている状態では、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗに押されてオンの状態になり、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗが予備コネクタ２４につなぎかえられて、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗに押されなくなったときにオフの状態となる。そして、リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗは、それぞれ、オンの状態であるかオフの状態であるかを示す信号を、コントローラ１５に送信する。

【0018】

コントローラ１５は、リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗから入力された信号に基づいて、後述するように、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ及び予備アーム１３のスイッチング素子２１、２２のオンとオフの切換を制御する。

【0019】

ここで、インバータシステム１の動作について説明する。アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗのいずれにおいてもスイッチング素子２１、２２が故障しておらず、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗが正常に動作している状態では、上述したように、コネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗに、それぞれ、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗが接続されている。この状態では、リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗのいずれからもコントローラ１５にオンの信号が入力されている。このとき、コントローラ１５は、直流電源１１の直流電圧が、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗにおいて三相交流電圧に変換されてコネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗとの接続部分から出力されるように、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗのスイッチング素子２１、２２のオンとオフの切換を制御する。なお、このときのスイッチング素子２１、２２のオンとオフの切換の制御については、従来と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。そして、これにより、三相電動機１０に三相交流電圧が供給され、三相電動機１０が動作する。

【0020】

次に、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗのいずれかにおいて、スイッチング素子２１、２２の少なくとも一方が故障した場合について説明する。例えば、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２の少なくとも一方が故障した場合には、図２に示すように、インバータシステム１を備えた建設機械の操作者等が、接続ケーブル９Ｕをコネクタ２３Ｕから抜き、予備コネクタ２４につなぎかえる。このとき、リミットスイッチ２５Ｖ、２５Ｗからコントローラ１５に入力される信号はオンの信号のままであるが、リミットスイッチ２５Ｕからコントローラ１５に入力される信号はオフの状態に切り換わる。これにより、コントローラ１５は、アーム１２Ｕが故障したアームであることを識別することができるとともに、接続ケーブル９Ｕがコネクタ２３Ｕから予備コネクタ２４につなぎ変えられたと判断することができる。

【0021】

コントローラ１５は、リミットスイッチ２５Ｕからのオフの信号を受けて、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２への制御信号の入力を停止するとともに、それまでアーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２に向けて出力されていたのと同じ制御信号を、予備アーム１３のスイッチング素子２１、２２に向けて出力する。これにより、コネクタ２３Ｕ、２３Ｖ及び予備コネクタ２４から三相電動機１０に出力される電圧及び位相は、それまで出力されていたものと同じになる。したがって、三相電動機１０を、それまでと同様、正常に動作させることができる。

【0022】

そして、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２が故障したときに、このように三相電動機１０をそれまでと同様、正常に動作させることができるため、インバータシステム１を備えた建設機械を用いた作業を継続することができる。これにより、当該建設機械を用いた作業が長期間中断してしまうのを防止することができる。そして、当該建設機械においては、作業が完了した後に、作業現場から修理場に移動させて、故障したスイッチング素子２１、２２を交換する。

【0023】

なお、ここでは、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２が故障した場合について説明したが、アーム１２Ｖ、１２Ｗのスイッチング素子２１、２２が故障した場合にも、上述したのと同様にして、三相電動機１０を、それまでと同様、正常に動作させることができる。

【0024】

［第２実施形態］
次に、本発明の好適な第２実施形態について説明する。ただし、以下では、主に第１実施形態と異なる点について説明する。

【0025】

第２実施形態では、第１実施形態の接続部１４（図１参照）の代わりに、接続切換装置４０が設けられている。接続切換装置４０は、図３に示すように、３つの電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗと、３つのアーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗと、予備配線４３と、３つの接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗとを備えている。なお、図３では、図面をわかりやすくするために、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗ、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗ、予備配線４３及び接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗにハッチングを付している。

【0026】

電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗは、図３の左右方向に延びているとともに、図３の上下方向に配列されている。電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗは、図示しないコネクタなどを介して、それぞれ、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ（図１参照）に接続されている。アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗは、図３の左右方向に延びているとともに、図３の上下方向に配列されている。また、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗは、それぞれ、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗから図３の下側にずれて配置されている。そして、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗは、それぞれ、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ（図１参照）のスイッチング素子２１と２２（図１参照）との間の部分に接続されている。

【0027】

予備配線４３は、３つの取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗと、連結部５２とを備えている。３つの取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗは、それぞれ、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗから図３の上側にずれた位置であり、且つ、図３の左右方向に関して、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗの右端部と同じ位置に配置されている。連結部５２は、図３における３つの取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗのすぐ左側に配置されており、図３の上下方向に延びて、取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗを互いに連結している。また、連結部５２は、図３の上側の先端部が図３の左側に折れ曲がっており、当該部分が予備アーム１３（図１参照）の２つのスイッチング素子２１と２２（図１参照）との間の部分に接続されている。

【0028】

ここで、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗ、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗ、及び、予備配線４３の図３の紙面垂直方向における位置関係について説明する。これらは、少なくとも、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗの図３における左側の端部と、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗの図３における右側の端部と、予備配線４３の３つの取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗとが、図３の紙面垂直方向において同じ位置にくるように配置されている。また、図３の紙面垂直方向から見て互いに重なるアーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗと、連結部５２とは、互いに接触しないように配置されている。

【0029】

具体的には、例えば、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗと、予備配線４３とが、図３の紙面垂直方向において同じ位置に配置されているとともに、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗが、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗ及び予備配線４３よりも図３の紙面垂直方向手前側に配置されている。そして、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗは、図３の右側の端部が、図３の紙面垂直方向において、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗ及び予備配線４３と、同じ位置にくるように曲げられている。

【0030】

あるいは、例えば、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗと、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗとが、図３の紙面垂直方向において同じ位置に位置しているとともに、予備配線４３が、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗ、及び、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗよりも図３の紙面奥側に位置している。そして、予備配線４３は、取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗが、図３の紙面垂直方向において、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗ、及び、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗと同じ位置にくるように曲げられている。

【0031】

接続バー４４Ｕは、その一方の端部が取付ネジ４６で電動機側配線４１Ｕに取り付けられることによって、電動機側配線４１Ｕに接続されている。また、接続バー４４Ｕは、取付ネジ４６を緩めた状態で、取付ネジ４６を中心として揺動させることができるようになっており、その他端部は、取付ネジ４７で、アーム側配線４２Ｕの図３における右側の端部、及び、取付部５１Ｕのいずれかに選択的に取り付けられることによって、アーム側配線４２Ｕ及び取付部５１Ｕのいずれかに選択的に接続される。

【0032】

同様に、接続バー４４Ｖは、その一方の端部が電動機側配線４１Ｖに接続されているとともに、他方の端部が、アーム側配線４２Ｖ及び取付部５１Ｖのいずれかに選択的に接続される。また、接続バー４４Ｗは、その一方の端部が電動機側配線４１Ｗに接続されているとともに、他方の端部が、アーム側配線４２Ｗ及び取付部５１Ｗのいずれかに選択的に接続される。

【0033】

リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗは、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗの図３における左端部と、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗの図３における右端部との間にそれぞれ配置されている。そして、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗにより、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗと、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗとがそれぞれ接続されている状態で、リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗは、それぞれ、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗに押されてオンの状態となる。一方、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗにより、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗと取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗとがそれぞれ接続されている状態では、リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗは接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗに押されず、オフの状態となる。また、リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗは、オンの状態であるかオフの状態であるかを示す信号を、それぞれ、コントローラ１５（図１参照）に送信する。

【0034】

ここで、接続切換装置４０における接続の切換について説明する。アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ（図１参照）のいずれにおいてもスイッチング素子２１、２２（図１参照）が故障しておらず、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗが正常に動作している状態では、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗにより、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗと、アーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗとがそれぞれ接続されている。この状態では、リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗのいずれからもコントローラ１５（図１参照）にオンの信号が入力され、コントローラ１５からアーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗのスイッチング素子２１、２２に、第１実施形態と同様の制御信号が入力される。

【0035】

次に、アーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗのいずれかにおいて、スイッチング素子２１、２２の少なくとも一方が故障した場合について説明する。例えば、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２の少なくとも一方が故障した場合には、図４に示すように、インバータシステム１を備えた建設機械の操作者等により、接続バー４４Ｕが、アーム側配線４２Ｕから取付部５１Ｕにつなぎ変えられる。これにより、リミットスイッチ４５Ｖ、４５Ｗからコントローラ１５に入力される信号はオンの信号のままであるが、リミットスイッチ４５Ｕからコントローラ１５に入力される信号はオフの状態に切り換わる。これにより、コントローラ１５は、アーム１２Ｕが故障したアームであることを識別することができるとともに、接続バー４４Ｕがアーム側配線４２Ｕから取付部５１Ｕにつなぎ変えられたと判断することができる。

【0036】

コントローラ１５は、リミットスイッチ４５Ｕからのオフの信号を受けて、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２への制御信号の入力を停止するとともに、それまで、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２に入力されていたのと同じ制御信号を、予備アーム１３のスイッチング素子２１、２２に向けて入力する。これにより、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗから三相電動機１０に出力される電圧及び位相が、それまでと同じになる。したがって、三相電動機１０を、それまでと同様、正常に動作させることができる。

【0037】

なお、ここでは、アーム１２Ｕのスイッチング素子２１、２２が故障した場合について説明したが、アーム１２Ｖ、１２Ｗのスイッチング素子２１、２２が故障した場合にも、上述したのと同様にして、三相電動機１０を、それまでと同様、正常に動作させることができる。

【0038】

次に、第１、第２実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、第１、第２実施形態と同様の構成については、適宜その説明を省略する。

【0039】

第１、第２実施形態では、予備アーム１３が１つだけ設けられていたが、予備アームが２つ以上設けられていてもよい。この場合には、３つのアーム１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗのうち２つ以上のアームにおいてスイッチング素子２１、２２が故障した場合でも、三相電動機１０を故障したアームから予備アームにつなぎかえることにより、三相電動機１０の駆動を継続することができる。

【0040】

また、第１、第２実施形態では、リミットスイッチが押されているか否かによって、コントローラ１５に故障したアームを識別させたが、これには限られない。例えば、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗや接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗの存在を検知する光センサなど、リミットスイッチ以外の構成によって、コントローラ１５に故障したアームを識別させてもよい。

【0041】

また、第１実施形態では、コントローラ１５は、リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗがオンの状態からオフの状態に切り換わったときに、それぞれ、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗがコネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗから予備コネクタ２４につなぎかえられたと判断しており、第２実施形態では、コントローラ１５は、リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗがオンの状態からオフの状態に切り換わったときに、それぞれ、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗがアーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗから取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗにつなぎ変えられたと判断したが、これには限られない。

【0042】

一変形例（変形例１）では、図５に示すように、第１実施形態において、予備コネクタ２４のすぐ隣にリミットスイッチ６１が設けられている。リミットスイッチ６１は、予備コネクタ２４に接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗのいずれもが接続されていないときにはオフの状態となっており、予備コネクタ２４に接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗのいずれかが接続されたときに、当該接続ケーブルに押されてオンの状態に切り換わる。

【0043】

また、別の一変形例（変形例２）では、図６に示すように、第２実施形態において、電動機側配線４１Ｕ、４１Ｖ、４１Ｗの図３における左端部と、取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗとの間に、それぞれ、リミットスイッチ６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗ配置されている。リミットスイッチ６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗは、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗがアーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗに接続されているときには、それぞれ、オフの状態になっている。そして、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗが取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗに接続されたときに、それぞれ、リミットスイッチ６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗが接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗに押されてオンの状態に切り換わる。

【0044】

第１実施形態では、厳密には、リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗがオンの状態からオフの状態に切り換わったことから、それぞれ、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗがコネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗから抜かれたか否かを判断することはできるが、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗが予備コネクタ２４につなぎ変えられたか否かまで判断することはできない。同様に、第２実施形態では、厳密には、リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗがオンの状態からオフの状態に切り換わったことから、それぞれ、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗのアーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗとの接続が切断されたか否かを判断することはできるが、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗが取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗにつなぎ変えられた否かまで判断することはできない。

【0045】

これに対して、変形例１では、リミットスイッチ２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗがオンからオフに切り換わったことと、リミットスイッチ６１がオフからオンに切り換わったことから、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗがコネクタ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗから予備コネクタ２４につなぎかえられたか否かを正確に判断することができる。同様に、変形例２では、リミットスイッチ４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗがオンからオフに切り換わったことと、リミットスイッチ６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗがオフからオンに切り換わったことから、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗがアーム側配線４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗから取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗにつなぎ変えられたか否かを正確に判断することができる。

【0046】

また、第１実施形態では、接続ケーブル９Ｕ、９Ｖ、９Ｗの接続先を予備コネクタ２４に切り換えることによって、三相電動機１０の各相の接続先を切り換え、第２実施形態では、接続バー４４Ｕ、４４Ｖ、４４Ｗの接続先を取付部５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗに切り換えることによって、三相電動機１０の各相の接続先を切り換えたが、これには限られない。これら以外の構成によって、三相電動機１０の各相の接続先を切り換えてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ インバータシステム
９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ 接続ケーブル
１０ 三相電動機
１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ アーム
１３ 予備アーム
１５ コントローラ（制御装置）
２５Ｕ、２５Ｖ、２５Ｗ リミットスイッチ（アーム接続センサ）
４０ 接続切換装置
４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗ リミットスイッチ（アーム接続センサ）
６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗ リミットスイッチ（予備アーム接続センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】