特許 6863935 ＤＣリンクのコンデンサの放電回路を有するモータ駆動装置

(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】6863935

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】ＤＣリンクのコンデンサの放電回路を有するモータ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-143831(P2018-143831)

(22)【出願日】2018年7月31日

(65)【公開番号】特開2020-22259(P2020-22259A)

(43)【公開日】2020年2月6日

【審査請求日】2019年12月9日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】鹿川 力

(72)【発明者】

【氏名】石田 仁志

【審査官】 山崎 雄司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２４３８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１９２９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０６７８６４５２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１９７１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２５２７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２０７９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０５５８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／００−７／９８

Ｈ０２Ｐ ３／００−３／２６

Ｈ０２Ｐ ２１／００−２５／０３

Ｈ０２Ｐ ２５／０４

Ｈ０２Ｐ ２５／１０−２７／１８

Ｈ０２Ｈ ９／００−９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源からの交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータと、
前記ＤＣリンクに設けられるコンデンサと、
前記ＤＣリンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換して出力するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
前記コンバータ及び前記インバータとは別系統で設けられ、前記制御部を動作させるための電力を、前記交流電源からの交流電力に基づいて生成して電源線を介して前記制御部へ供給する制御電源と、
前記ＤＣリンクにおいて前記コンデンサと並列に設けられる放電回路であって、前記放電回路と前記コンデンサとが電気的に接続されて前記ＤＣリンクにおける直流電力を放電する放電動作と前記放電回路と前記コンデンサとの電気的接続が切断される非放電動作とが選択的に切り替えられる放電回路と、
前記電源線からの引き出し線が接続されて前記制御電源からの前記電力が前記引き出し線を介して入力され、前記ＤＣリンクにおける直流電力を駆動電力として前記放電回路の前記放電動作と前記非放電動作との切替駆動を行う放電回路駆動部であって、前記制御電源からの前記電力の前記引き出し線を介した入力が消失した時に、前記放電回路に対して前記非放電動作から前記放電動作に切り替える放電回路駆動部と、
を備え、
前記放電回路は、
放電部と、
前記放電回路駆動部による切替駆動に応じて、前記放電部と前記コンデンサとの電気的接続と、前記放電部と前記コンデンサとの電気的接続の切断と、を切り替える放電切替用スイッチと、
を有し、
前記放電回路駆動部は、
前記コンデンサの正側端子に接続される第１端子と、前記第１端子から入力された電流が出力される第２端子と、を有する電流制限抵抗と、
前記電流制限抵抗の前記第２端子に接続される高電位側端子と、前記コンデンサの負側端子に接続される低電位側端子と、を有し、前記高電位側端子と前記低電位側端子との間に所定の定電圧を出力する定電圧出力部と、
前記電流制限抵抗の前記第２端子に接続される入力端子と、前記コンデンサの前記負側端子に接続される出力端子と、を有する電源消失検出用スイッチであって、前記制御電源から出力される電流が前記引き出し線を介して入力されているときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電し前記制御電源から出力される電流が前記引き出し線を介して入力されていないときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電しない電源消失検出用スイッチと、
を備え、
前記放電回路の前記放電切替用スイッチは、前記定電圧出力部の前記高電位側端子に接続される信号入力端子を有し、前記信号入力端子を介して、前記定電圧出力部が出力した前記定電圧が印加されているときは前記放電部と前記コンデンサとを電気的に接続し、前記定電圧出力部が出力した前記定電圧が印加されていないときは前記放電部と前記コンデンサとの電気的接続を切断する、モータ駆動装置。

【請求項2】

前記電源消失検出用スイッチは、前記制御電源から出力される電流により発光する発光素子と、前記発光素子から光を受光したときに前記入力端子と前記出力端子との間が通電する受光素子とを有するフォトカプラからなる、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記電源消失検出用スイッチは、前記制御電源から電流が出力されているときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電し前記制御電源から電流が出力されていないときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電しないＡ接点リレーからなる、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項4】

交流電源からの交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータと、
前記ＤＣリンクに設けられるコンデンサと、
前記ＤＣリンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換して出力するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
前記コンバータ及び前記インバータとは別系統で設けられ、前記制御部を動作させるための電力を、前記交流電源からの交流電力に基づいて生成して電源線を介して前記制御部へ供給する制御電源と、
前記ＤＣリンクにおいて前記コンデンサと並列に設けられる放電回路であって、前記放電回路と前記コンデンサとが電気的に接続されて前記ＤＣリンクにおける直流電力を放電する放電動作と前記放電回路と前記コンデンサとの電気的接続が切断される非放電動作とが選択的に切り替えられる放電回路と、
前記電源線からの引き出し線が接続されて前記制御電源からの前記電力が前記引き出し線を介して入力され、前記ＤＣリンクにおける直流電力を駆動電力として前記放電回路の前記放電動作と前記非放電動作との切替駆動を行う放電回路駆動部であって、前記制御電源からの前記電力の前記引き出し線を介した入力が消失した時に、前記放電回路に対して前記非放電動作から前記放電動作に切り替える放電回路駆動部と、
を備え、
前記放電回路は、
放電部と、
前記放電回路駆動部による切替駆動に応じて、前記放電部と前記コンデンサとの電気的接続と、前記放電部と前記コンデンサとの電気的接続の切断と、を切り替える放電切替用スイッチと、
を有し、
前記放電回路駆動部は、
前記コンデンサの正側端子に接続される第１端子と、前記第１端子から入力された電流が出力される第２端子と、を有する電流制限抵抗と、
前記電流制限抵抗の前記第２端子に接続される入力端子と、通電時に前記入力端子に入力された電流が出力される出力端子と、を有する電源消失検出用スイッチであって、前記制御電源から出力される電流が前記引き出し線を介して入力されているときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電せず前記制御電源から出力される電流が前記引き出し線を介して入力されていないときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電する電源消失検出用スイッチと、
前記電源消失検出用スイッチの前記出力端子に接続される高電位側端子と、前記コンデンサの負側端子に接続される低電位側端子と、を有し、前記高電位側端子と前記低電位側端子との間に所定の定電圧を出力する定電圧出力部と、
を備え、
前記放電回路の前記放電切替用スイッチは、前記定電圧出力部の前記高電位側端子に接続される信号入力端子を有し、前記信号入力端子を介して、前記定電圧出力部が出力した前記定電圧が印加されているときは前記放電部と前記コンデンサとを電気的に接続し、前記定電圧出力部が出力した前記定電圧が印加されていないときは前記放電部と前記コンデンサとの電気的接続を切断する、モータ駆動装置。

【請求項5】

前記電源消失検出用スイッチは、前記制御電源から電流が出力されているときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電せず前記制御電源から電流が出力されていないときは前記入力端子と前記出力端子との間は通電するＢ接点リレーからなる、請求項４に記載のモータ駆動装置。

【請求項6】

前記定電圧出力部は、前記高電位側端子がカソードとなり、前記低電位側端子がアノードとなるように接続されたツェナーダイオードからなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。

【請求項7】

前記コンバータ及び前記制御電源と、前記交流電源と、の間に設けられるブレーカをさらに備える、請求項１または４に記載のモータ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＤＣリンクのコンデンサの放電回路を有するモータ駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいは各種ロボット内のモータを駆動するモータ駆動装置においては、交流電源から供給される交流電力をコンバータ（整流器）にて直流電力に変換してＤＣリンクへ出力し、さらにインバータにてＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換して、この交流電力を駆動軸ごとに設けられたモータに駆動電力として供給している。「ＤＣリンク」とは、コンバータの直流出力側とインバータの直流入力側とを電気的に接続する回路部分のことを指し、「ＤＣリンク部」、「直流リンク」、「直流リンク部」、あるいは「直流中間回路」などとも別称されることもある。

【0003】

ＤＣリンクには、エネルギーを蓄積する機能及びコンバータの直流側の出力の脈動分を抑える機能を有するコンデンサが設けられる。ＤＣリンクに設けられるコンデンサは平滑コンデンサやＤＣリンクコンデンサとも称されるが、本明細書では、単に「コンデンサ」と称する。

【0004】

モータ駆動装置により駆動されるモータの消費電力が大きい場合やモータ駆動装置において複数のインバータがＤＣリンクに接続される場合などでは、ＤＣリンクに設けられるコンデンサの容量は大きくなり、例えば数千〜数十万μＦ以上にも及ぶことがある。モータ駆動装置の電源オフ後や停電発生時には、コンデンサに残留する電荷による感電リスクを低減するために、できるだけ早く電荷を放電させることが求められる。このため、コンデンサに蓄積された電荷を短時間に放電させるために、ＤＣリンクに放電回路が設けられることがある。

【0005】

例えば、コンタクタを介して入力される交流電源を直流電源に変換するコンバータと、前記コンバータが主回路直流母線間に出力する前記直流電源を任意周波数の交流電源に変換するインバータと、前記主回路直流母線間に接続され前記直流電源を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの端子間電圧、前記コンバータの入力状態、前記インバータ出力状態などに基づき前記コンバータ及び前記インバータを制御する制御装置と、前記平滑コンデンサと並列に接続される放電回路であって、放電用トランジスタと前記放電用トランジスタの電流入力側に接続される放電用抵抗とからなる放電回路と、前記放電用トランジスタの制御端に２次側が共通に接続され前記コンタクタのオン・オフ動作と連動して開閉動作を行う２つの接点リレーであって、前記コンタクタのオン時に閉路する第１接点リレー及び前記コンタクタのオフ時に閉路する第２接点リレーと、前記第１接点リレーの１次側に前記放電用トランジスタをオフ動作させる電源を印加し、前記第２接点リレーの１次側に前記放電用トランジスタをオン動作させる電源を印加するトランジスタ駆動手段と、前記第２接点リレーの１次側に接続され前記放電用トランジスタをオン動作させる電源によって充電されるバックアップコンデンサと停電時に前記バックアップコンデンサから電源側への放電を阻止するダイオードとで構成される電源バックアップ回路と、を備えたことを特徴とするインバータ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−８８１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

モータ駆動装置内のコンバータとインバータとの間のＤＣリンクに設けられたコンデンサは、容量が大きいほど放電に時間がかかる。モータ駆動装置の電源オフ後や停電発生後、しばらくの間は、コンデンサには電荷が残留するので、その間は感電のリスクがあり、保守交換作業や復旧作業ができず作業効率が悪い。モータ駆動装置の電源オフ後や停電発生後に早期に作業に着手できるようにするために、コンデンサに蓄積された電荷をできるだけ早くかつ確実に放電させて感電リスクを除去し、作業員の安全を確保することが好ましい。モータ駆動装置内のコンバータとインバータとの間のＤＣリンクに放電回路を設ければ、コンデンサの放電時間を短縮することができるので、感電のリスクは低減され、作業効率も向上する。しかしながら、モータ駆動装置の通常運転時に放電回路にて放電が行われると、無駄な消費電力が発生してしまう。よって、モータ駆動装置の通常運転時には放電回路はＤＣリンクから切り離されて放電が行われないようにし（非放電動作）、モータ駆動装置の電源オフ後や停電発生後に放電回路がＤＣリンクに接続されて放電が行われるようにすべきである（放電動作）。このような放電回路の非放電動作と放電動作の切替えは、モータ駆動装置内の制御部によって制御することが考えられる。しかしながら、停電が発生するとモータ駆動装置内の制御部にも電源が供給されなくなるので、放電回路をＤＣリンクに接続することができなくなり、その結果、放電回路による放電が機能せず、放電時間が長くなり、感電リスクも高くなる。また、停電発生時の電源消失に対応するために、放電回路用の電源バックアップ回路を設けることが考えられる。しかしながら、放電回路用の電源バックアップ回路を設けることは、回路実装面積の増加、部品点数の増加、コストの増加を招き、好ましくない。また、部品点数が増加するほど、故障のリスクも高まり、信頼性が低下する。したがって、電源消失時において、モータ駆動装置内のコンバータとインバータとの間のＤＣリンクに設けられたコンデンサを早期かつ確実に放電させることができる低コストで信頼性が高い技術が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力するコンバータと、ＤＣリンクに設けられるコンデンサと、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換して出力するインバータと、ＤＣリンクにおいてコンデンサと並列に設けられる放電回路であって、放電回路とコンデンサとが電気的に接続されてＤＣリンクにおける直流電力を放電する放電動作と放電回路とコンデンサとの電気的接続が切断される非放電動作とが選択的に切り替えられる放電回路と、放電回路の放電動作と非放電動作との切替駆動を行う放電回路駆動部であって、ＤＣリンクにおける直流電力を、切替駆動のための駆動電力として用いる放電回路駆動部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、電源消失時において、コンバータとインバータとの間のＤＣリンクに設けられたコンデンサを早期かつ確実に放電させることができる低コストで信頼性が高いモータ駆動装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。

【図2】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路駆動部のさらなる形態を示す図である。

【図3】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路のさらなる形態を示す図である。

【図4】本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路及び放電回路駆動部のさらなる形態を示す図である。

【図5】本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。

【図6】本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路のさらなる形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下図面を参照して、ＤＣリンクのコンデンサの放電回路を有するモータ駆動装置について説明する。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。図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。

【0012】

まず、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置の回路構成について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。

【0013】

一例として、交流電源２に接続されたモータ駆動装置１により、交流モータ（以下、単に「モータ」と称する。）３を１個制御する場合について示す。モータ３の個数は本実施形態を特に限定するものではなくこれ以外の個数であってもよい。例えばモータ駆動装置１において複数のモータ３を駆動する場合は、モータ３ごとにインバータ１３が設けられ、したがって複数のインバータ１３がＤＣリンクに接続されることになる。なお、交流電源２及びモータ３の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。交流電源２の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源、単相交流１００Ｖ電源などがある。また、モータ３の種類についても本実施形態を特に限定するものではなく、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。ここで、モータ３が設けられる機械には、例えば工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、各種電化製品、電車、自動車、航空機などが含まれる。

【0014】

図１に示すように、本実施形態によるモータ駆動装置１は、コンバータ１１と、コンデンサ１２と、インバータ１３と、放電回路１４と、放電回路駆動部１５と、制御部１６と、制御電源１７とを備える。

【0015】

モータ駆動装置１内の制御部１６は、一般的なモータ駆動装置と同様、ＤＣリンクにおける直流電力とモータ３の駆動電力もしくは回生電力である交流電力との間で電力変換を行うインバータ１３を制御する。すなわち、制御部１６は、モータ３の速度（速度フィードバック）、モータ３の巻線に流れる電流（電流フィードバック）、所定のトルク指令、及びモータ３の動作プログラムなどに基づいて、モータ３の速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御するためのスイッチング指令を生成する。制御部１６によって作成された電力変換指令に基づいて、インバータ１３による電力変換動作が制御される。

【0016】

また、制御部１６は、電磁接触器１９の開閉動作を制御する。すなわち、制御部１６は、モータ駆動装置１の電源投入時は電磁接触器１９に対して閉指令を出力し、モータ駆動装置１の電源オフ時は電磁接触器１９に対して開指令を出力する。交流電源２とコンバータ１１との間を電気的に接続する閉動作は、制御部１６から閉指令を受信して電磁接触器１９の接点が閉成することにより実現され、交流電源２とコンバータ１１との間を電気的に遮断する開動作は、電磁接触器１９の接点が開離することにより実現される。なお、制御部１６により閉指令を受信した場合にコンバータ１１への交流電力の流入を遮断できるものであれば、電磁接触器１９に代えて、例えばリレーやパワー半導体スイッチ素子などであってもよい。

【0017】

なお、制御部１６は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、モータ駆動装置１内にある演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、上述の各部の機能を実現することができる。またあるいは、制御部１６を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。また、制御部１６は、例えば工作機械の数値制御装置であってもよい。

【0018】

制御電源１７は、モータ３に駆動電力を供給するためのコンバータ１１及びインバータ１３とは別系統で設けられ、交流電源２からの交流電力に基づいて制御部１６を駆動するための直流電力を生成する。制御電源１７は、ここでは図示を省略するが、例えば、交流電源２側から供給された交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ（整流器）とこのコンバータが出力した直流電力を制御電源１７のための直流電力に変換して出力するＤＣＤＣコンバータとを備える。なお、制御電源１７によって生成された直流電力は、モータ駆動装置１の他の周辺機器（図示せず）に供給されてもよい。制御電源１７は、例えば３．３［Ｖ］、５［Ｖ］及び２４［Ｖ］などの直流電圧を出力する。例えば、３．３［Ｖ］及び５［Ｖ］は制御部１６の駆動に利用され、２４［Ｖ］は、モータ３に具備されている電磁ブレーキ（図示せず）及びその他制御系などの動作に利用される。

【0019】

コンバータ１１及び制御電源１７と、交流電源２と、の間には、ブレーカ１８が設けられる。ブレーカ１８は、配線用遮断器（Ｍｏｌｄｅｄ Ｃａｓｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）とも称される。ブレーカ１８は、正常時には電路を閉成し（閉路）、過負荷や短絡などの要因でモータ駆動装置１（二次側）に異常な過電流が流れたときに電路を開放して（開路）、交流電源２（一次側）からの電源供給を遮断する。ブレーカ１８の電路が開放されると、交流電源２からコンバータ１１及び制御電源１７それぞれへの電源供給が遮断されるので、コンバータ１１はＤＣリンクへ直流電力を出力しなくなり、制御電源１７は制御部１６へ直流電力を出力しなくなる。

【0020】

コンバータ１１は、交流電源２から供給された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力する。なお、交流電源２からコンバータ１１への交流電力の供給は、ブレーカ１８及び電磁接触器１９が共に閉路状態にあるときに交流電源２とコンバータ１１との間が電気的に接続されているときに行われる。ブレーカ１８及び電磁接触器１９のうち少なくとも１つが開路状態にあるときは、コンバータ１１には交流電力は供給されない。

【0021】

コンバータ１１は、供給された交流電力を直流電力に変換して出力することができるものであればよく、例えば、ダイオード整流回路、あるいは内部にスイッチング素子を備えるＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路などがある。コンバータ１１がダイオード整流器である場合は、交流電力から直流電力への一方向のみの電力変換が可能であり、コンバータ１１がＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路である場合は、交流電力から直流電力への電力変換及び直流電力から交流電力への電力変換の双方向の電力変換が可能である。コンバータ１１は、交流電源２が三相電源である場合は三相のブリッジ回路として構成され、交流電源２が単相電源である場合は単相ブリッジ回路で構成される。コンバータ１１がＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路である場合は、半導体スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。この場合、半導体スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎ−ＯＦＦ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、トランジスタなどがあるが、半導体スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。なお、コンバータ１１の交流入力側には、交流リアクトルが接続されるが、ここでは図示を省略している。

【0022】

コンバータ１１の直流出力側とインバータ１３の直流入力側とは、ＤＣリンクを介して接続される。ＤＣリンクには、コンデンサ１２が設けられる。コンデンサ１２は、ＤＣリンクにおいてエネルギー（直流電力）を蓄積する機能及びコンバータ１１の直流側の出力の脈動分を抑える機能を有する。コンデンサ１２に電荷が充電されることにより、ＤＣリンクに直流電力が蓄積されることになる。ＤＣリンクに設けられるコンデンサ１２の例としては、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサなどがある。なお、ＤＣリンクに設けられるコンデンサ１２の正負両極端子間に印加される電圧（ＤＣリンク電圧）は制御部１６によるインバータ１３の制御に用いられるが、図１ではＤＣリンク電圧を検出するための検出部については図示を省略している。

【0023】

インバータ１３は、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換してモータ３へ出力する。インバータ１３は、直流電力を交流電力に変換することができる構成を有していればよく、例えば、内部にスイッチング素子を備えるＰＷＭインバータ回路などがある。インバータ１３は、モータ３が三相交流モータである場合は三相のブリッジ回路として構成され、モータ３が単相モータである場合は単相ブリッジ回路で構成される。インバータ１３は、制御部１６からの電力変換指令を受けてＤＣリンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換してモータ３へ出力するとともにモータ回生時にはモータ３で回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンク側へ戻す。インバータ１３がＰＷＭインバータ回路で構成される場合は、半導体スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。この場合、半導体スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎ−ＯＦＦ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、トランジスタなどがあるが、半導体スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。

【0024】

放電回路１４は、ＤＣリンクにおいてコンデンサ１２と並列に設けられる。放電回路１４は、後述する放電回路駆動部１５の切替駆動により、放電回路１４とコンデンサ１２とが電気的に接続されてＤＣリンクにおける直流電力を放電する放電動作と、放電回路１４とコンデンサ１２との電気的接続が切断される非放電動作と、が選択的に切り替えられる。このため、放電回路１４は、放電部２１と放電切替用スイッチとを有する。図１に示す例では、放電回路１４内において、高電位側に放電部２１、低電位側に放電切替用スイッチを設けたが、これらは入れ替えて設けてもよい。

【0025】

図１に示す例では、放電回路１４内の放電切替用スイッチは、放電回路駆動部１５による切替駆動に応じて、放電部２１とコンデンサ１２との電気的に接続し、放電部２１とコンデンサ１２との電気的接続を切断する半導体スイッチ回路２２−１で構成される。放電切替用スイッチとしての半導体スイッチ回路２２−１は、例えば半導体スイッチング素子とこれに逆並列に接続されたダイオードとからなる。半導体スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎ−ＯＦＦ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、トランジスタなどがあるが、半導体スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。半導体スイッチ回路２２−１は、後述する放電回路駆動部１５内の定電圧出力部３２の高電位側端子に接続される信号入力端子を有する。放電回路１４と放電回路駆動部１５との詳細な接続関係については後述する。また、放電切替用スイッチの他の形態についても後述する。

【0026】

放電回路１４内の放電部２１は、放電切替用スイッチとしての半導体スイッチ回路２２−１により放電部２１とコンデンサ１２とが電気的に接続されなおかつコンバータ１１からの直流電力の出力が停止している状態において、ＤＣリンクに設けられたコンデンサ１２に蓄積された直流電力を放電するために設けられる。すなわち、コンバータ１１からの直流電力の出力が停止しているときに半導体スイッチ回路２２−１が放電部２１とコンデンサ１２とを電気的に接続すると、コンデンサ１２と放電部２１との間で閉回路が構成され、放電部２１にてＤＣリンクにおける直流電力が消費される。放電部２１は、当該放電部２１に流れる電気エネルギー（電流）を他のエネルギーに変換することによって消費する機器によって構成される。放電部２１の具体例としては、例えば、抵抗素子、ＬＥＤや電球などの発光機器、ブザーやスピーカなどの音響機器、及びモータなどがあるが、これら以外の機器であってもよい。図１では、一例として放電部２１を抵抗素子により構成している。

【0027】

例えば放電部２１が抵抗によって構成される場合、放電部２１を流れる電気エネルギーは抵抗にて熱エネルギーに変換される形で消費される。この場合、作業者は、放電部２１が放電中であることを放電部２１としての抵抗の発熱により認識できるので、コンデンサ１２やその周辺部に触らないといった対応をとることができ、感電リスクが回避され、作業者の安全を確保することができる。

【0028】

例えば放電部２１が発光機器によって構成される場合、放電部２１を流れる電気エネルギーは発光機器にて光エネルギーに変換される形で消費される。この場合、作業者は、放電部２１が放電中であることを放電部２１としての発光機器の発光により認識できるので、コンデンサ１２やその周辺部に触らないといった対応をとることができ、感電リスクが回避され、作業者の安全を確保することができる。

【0029】

例えば放電部２１が音響機器によって構成される場合、放電部２１を流れる電気エネルギーは音響機器にて音エネルギーに変換される形で消費される。この場合、作業者は、放電部２１が放電中であることを放電部２１としての音響機器が発する音により認識できるので、コンデンサ１２やその周辺部に触らないといった対応をとることができ、感電リスクが回避され、作業者の安全を確保することができる。

【0030】

例えば放電部２１がモータによって構成される場合、放電部２１を流れる電気エネルギーはモータにて運動エネルギーに変換される形で消費される。例えば放電部２１としてのモータに振動板を付ければ、放電部２１を流れる電気エネルギーを振動エネルギーに変換することができる。この場合、作業者は、放電部２１が放電中であることを放電部２１としてのモータに取り付けられた振動板の振動により認識できるので、コンデンサ１２やその周辺部に触らないといった対応をとることができ、感電リスクが回避され、作業者の安全を確保することができる。

【0031】

なお、放電部２１は、電気エネルギーをここで例示した以外の他のエネルギーとして変換するものであってもよい。

【0032】

放電回路駆動部１５は、放電回路１４の放電動作と非放電動作との切替駆動を行う。放電回路駆動部１５による切替駆動のための駆動電力として、ＤＣリンクに設けられたコンデンサ１２に蓄積された直流電力が用いられる。放電回路駆動部１５は、制御電源１７からの電力の消失時に、放電回路１４に対して非放電動作から放電動作に切り替える切替駆動を行う構成を有する。より詳細に説明すると次の通りである。

【0033】

図１に示すように、放電回路駆動部１５は、電流制限抵抗３１と、定電圧出力部３２と、電源消失検出用スイッチと、を備える。

【0034】

電流制限抵抗３１は、コンデンサ１２の正側端子に接続される第１端子と、第１端子から入力された電流が出力される第２端子と、を有する。放電回路駆動部１５内の電流制限抵抗３１の抵抗値は、放電回路１４内の放電部２１の抵抗値よりも大きい値に設定される。一例を挙げると、放電回路駆動部１５内の電流制限抵抗３１は数十ｋΩ〜数百ｋΩであり、放電回路１４内の放電部２１は数Ω〜数十Ωである。ここで挙げた数値はあくまでも一例であって、その他の数値であってもよい。

【0035】

定電圧出力部３２は、電流制限抵抗３１の第２端子に接続される高電位側端子と、コンデンサ１２の負側端子に接続される低電位側端子と、を有する。定電圧出力部３２は、高電位側端子と低電位側端子との間に所定の定電圧を出力する。定電圧出力部３２は、例えば、高電位側端子がカソードとなり、低電位側端子がアノードとなるように接続されたツェナーダイオードからなる。ツェナーダイオードは、定電圧ダイオード（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）とも称される。ツェナーダイオードは、順バイアス方向に電圧が印加される場合は通常のダイオードとほぼ同様の特性を示すが、逆バイアス方向に印加される電圧が降伏電圧（ツェナー電圧）を超える場合はアバランシェ降伏により急激に電流が流れる特性を示す。定電圧出力部３２としてのツェナーダイオードは、カソードが電流制限抵抗３１の第２端子及び放電回路１４内の放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子に接続され、アノードがコンデンサ１２の負側端子に接続される。よって、電流制限抵抗３１の第２端子及び半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子からコンデンサ１２の負側端子に向う方向が、ツェナーダイオードの逆バイアス方向となる。定電圧出力部３２としてのツェナーダイオードに印加される電圧が、当該ツェナーダイオードの降伏電圧を超える場合、アバランシェ降伏により急激に電流が流れ、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、降伏電圧に相当する定電圧が現れる。定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、放電回路１４内の放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子が接続されているので、降伏電圧に相当する定電圧は、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子の信号入力端子に印加される。本実施形態では、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子がオンするような電圧を定電圧出力部３２が出力できるよう、ツェナーダイオード及び電流制限抵抗３１を選定しておく。なお、ツェナーダイオードに代えて、バリスタ（Ｖａｒｉｓｔｏｒ）、シリーズレギュレータ、または三端子レギュレータなどで定電圧出力部３２を構成してもよい。

【0036】

放電回路駆動部１５内の電源消失検出用スイッチは、図１に示す例では、制御電源１７から出力される電流により発光する発光素子と、発光素子から光を受光したときに入力端子と出力端子との間が通電する受光素子とを有するフォトカプラ３３−１にて構成される。電源消失検出用スイッチとしてのフォトカプラ３３−１は、電流制限抵抗３１の第２端子に接続される入力端子と、コンデンサ１２の負側端子に接続される出力端子と、を有する。フォトカプラ３３−１の発光素子は、制御電源１７が制御部１６を動作させるための電力を供給するための電源線からの引き出し線に、抵抗３４を介して接続される。フォトカプラ３３−１の受光素子の入力端子は、電流制限抵抗３１の第２端子、定電圧出力部３２の高電位側端子、及び放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子に接続される。また、フォトカプラ３３−１の受光素子の出力端子は、コンデンサ１２の負側端子及び定電圧出力部３２の低電位側端子に接続される。制御電源１７から電流が出力されているときはフォトカプラ３３−１の発光素子は発光するので、受光素子はこれを受光して入力端子と出力端子との間が通電する。制御電源１７から電流が出力されていないときはフォトカプラ３３−１の発光素子は発光しないので、受光素子は受光せず入力端子と出力端子との間は通電しない。

【0037】

上述したコンデンサ１２と、放電回路１４と、放電回路駆動部１５との接続関係をまとめると次の通りである。コンデンサ１２の正側端子と、放電回路駆動部１５内の電流制限抵抗３１の第１端子とが接続される。放電回路駆動部１５内の電流制限抵抗３１の第２端子と、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードと、フォトカプラ３３−１の受光素子の入力端子と、半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子とが接続される。コンデンサ１２の低電位側端子と、定電圧出力部３２の低電位側端子であるツェナーダイオードのアノードとが接続される。

【0038】

続いて、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置１の動作について説明する。

【0039】

モータ駆動装置１がモータ３を駆動している状態においては、ブレーカ１８及び電磁接触器１９は共に閉路状態にあり交流電源２とコンバータ１１との間が電気的に接続され、コンバータ１１は交流電源２から供給された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力する。インバータ１３は、制御部１６からの電力変換指令を受けて、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換してモータ３へ出力する電力変換動作（力行動作）、または、モータ３で回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンク側へ戻す電力変換動作（回生動作）を行う。制御部１６は、制御電源１７から供給された電力によって動作している。したがって、制御電源１７から制御部１６へ電力が供給されているので、電源消失検出用スイッチとしてのフォトカプラ３３−１の発光素子には電流が流れて発光する。このとき、フォトカプラ３３−１の受光素子は発光素子の光を受光するので、入力端子と出力端子との間が通電する。よって、電流制限抵抗３１の第２端子と、フォトカプラ３３−１の受光素子の入力端子と、当該受光素子の出力端子と、定電圧出力部３２の低電位側端子であるツェナーダイオードのアノードと、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードとで、閉回路が構成される。つまり、電流制限抵抗３１の第２端子と定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードとは短絡している。そのため、これら電流制限抵抗３１の第２端子及び定電圧出力部３２の高電位側端子に接続された半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子には、電圧が印加されない。よって、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子はオフしたままとなり、放電部２１とコンデンサ１２との間では閉回路は構成されないことから、コンデンサ１２には放電部２１は電気的には接続されず、コンデンサ１２に蓄積された電力は放電部２１では放電されない（非放電動作）。

【0040】

過負荷や短絡などの要因でモータ駆動装置１に異常な過電流が流れると、ブレーカ１８は電路を開放し、制御電源１７及びコンバータ１１には交流電源２の交流電力が供給されなくなる。また、交流電源２に停電が発生した場合も、制御電源１７及びコンバータ１１には交流電源２の交流電力が供給されなくなる。制御電源１７は、交流電源２の交流電力が供給されないので、制御部１６を動作させるための電力を出力しなくなる。よって、フォトカプラ３３−１の発光素子には電流が流れず、発光しない。フォトカプラ３３−１の受光素子は、発光素子の光を受光しないので、入力端子と出力端子との間は通電しない。そのため、コンデンサ１２に印加される電圧は、電流制限抵抗３１と定電圧出力部３２であるツェナーダイオードとの直列回路に印加される。定電圧出力部３２であるツェナーダイオードに印加される電圧が、当該ツェナーダイオードの降伏電圧を超える場合、アバランシェ降伏により急激に電流が流れ、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、降伏電圧に相当する定電圧が現れる。定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子が接続されている。よって、半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子には、定電圧出力部３２であるツェナーダイオードの降伏電圧に相当する定電圧が印加されるので、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子はオンする。また、コンバータ１１にも交流電源２の交流電力が供給されなくなるので、コンバータ１１からの直流電力の出力が停止している。よって、放電部２１とコンデンサ１２との間で閉回路が構成される。その結果、コンデンサ１２と放電部２１とが電気的に接続され、コンデンサ１２に蓄積された電力は放電部２１にて放電される（放電動作）。

【0041】

以上説明したように、過負荷や短絡などの要因でモータ駆動装置１に異常な過電流が流れてブレーカ１８が電路を開放した場合や交流電源２に停電が発生した場合、制御電源１７及びコンバータ１１には交流電源２の交流電力が供給されなくなり、制御電源１７から制御部１６への電力が消失する。本実施形態では、制御電源１７からの制御部１６への駆動電力の消失を、電源消失検出用スイッチとしてのフォトカプラ３３−１で検知し、この検知結果を放電回路１４内の放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子に電気的に伝えてコンデンサ１２と放電回路１４内の放電部２１とを電気的に接続する。本実施形態では、コンデンサ１２に蓄積された直流電力に基づき、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードに発生させ、この電圧にて半導体スイッチ回路２２−１の半導体スイッチング素子をオンすることで、放電回路１４を非放電動作から放電動作に切り替える。つまり、放電回路駆動部１５による切替駆動のための駆動電力は、ＤＣリンクに設けられたコンデンサ１２に蓄積された直流電力が用いられる。よって、本実施形態によれば、放電回路を非放電動作から放電動作に切り替えるための電力を供給する専用の電源バックアップ回路を設ける必要がなく、回路実装面積や部品点数は増加せず、低コストである。また、放電回路駆動部１５の構成は、電源バックアップ回路の構成よりも簡潔であり、部品点数が少ないので、故障のリスクが低く、信頼性が高い。また、放電回路１４内の放電部２１にてコンデンサ１２に蓄積された直流電力を放電させることで放電時間を短縮するので、モータ駆動装置１の電源オフ後や停電発生後に早期に保守交換作業や復旧作業に着手することができ、感電のリスクは低減され、作業効率も向上する。例えば、放電回路１４内の放電部２１を、ＬＥＤや電球などの発光機器、ブザーやスピーカなどの音響機器、及びモータなどで構成すれば、放電期間中はこれら機器が放電中であることを作業者に見える形で作用するので、作業者に感電リスクを注意喚起することができ、安全性が確保される。また、モータ駆動装置１の通常運転時には放電回路１４では放電は行われないので、無駄な消費電力は発生せず、効率的である。このように、本実施形態によれば、電源消失時において、コンバータ１１とインバータ１３との間のＤＣリンクに設けられたコンデンサ１２を早期かつ確実に放電させることができる低コストで信頼性の高いモータ駆動装置１を実現することができる。

【0042】

なお、過負荷や短絡などの要因でモータ駆動装置１に異常な過電流が流れてブレーカ１８が電路を開放した場合や交流電源２に停電が発生した場合に加えて、さらに、モータ駆動装置１の動作を正常に停止させる場合にも上述のような放電が行われるようにしてもよい。例えば、制御電源１７に入力される交流電力を、電磁接触器１９とコンバータ１１から取り込むようにすれば、モータ駆動装置１の動作を正常に停止させるために電磁接触器１９を開状態にすると制御電源１７及びコンバータ１１には交流電源２の交流電力が供給されなくなるので、放電回路１４及び放電回路駆動部１５に上述の動作を行わせることもできる。また、制御部１６からインバータ１３に対して停止指令が出力されたとき、当該停止指令を所定の大きさを有する電流まで増幅させてフォトカプラ３３−１の発光素子に流すことによっても、放電回路１４及び放電回路駆動部１５に上述の動作を行わせることもできる。

【0043】

図１に示した第１の実施形態では、放電回路駆動部１５内の電源消失検出用スイッチとしてフォトカプラ３３−１を用いたが、フォトカプラ３３−１に代えて、Ａ接点リレーを電源消失検出用スイッチとして用いてもよい。図２は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路駆動部のさらなる形態を示す図である。図２に示すように、放電回路駆動部１５内の電源消失検出用スイッチは、Ａ接点リレー３３−２からなる。Ａ接点リレー３３−２は、電流が流れているときは接点がオンし電流が流れていないときは接点がオフする「ノーマリーオフ」型のリレーである。電源消失検出用スイッチとしてのＡ接点リレー３３−２は、制御電源１７から電流が出力されているときは接点がオンして入力端子と出力端子との間は通電し、制御電源１７から電流が出力されていないときは接点がオフして入力端子と出力端子との間は通電しない。よって、放電回路駆動部１５内の電源消失検出用スイッチをＡ接点リレー３３−２で構成しても、図１を参照して説明したフォトカプラ３３−１と同様の動作を実現することができる。なお、Ａ接点リレー３３−２以外の回路構成要素については図１に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。

【0044】

また、図１に示した第１の実施形態では、放電回路１４内の放電切替用スイッチとして半導体スイッチ回路２２−１を用いたが、半導体スイッチ回路２２−１に代えて、Ａ接点リレーを放電切替用スイッチとして用いてもよい。図３は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路のさらなる形態を示す図である。図３に示すように、放電回路１４内の放電切替用スイッチは、Ａ接点リレー２２−２からなる。Ａ接点リレー２２−２は、電流が流れているときは接点がオンし電流が流れていないときは接点がオフする「ノーマリーオフ」型のリレーである。放電切替用スイッチとしてのＡ接点リレー２２−２は、定電圧出力部３２が出力した定電圧が印加されているときは接点がオンしてコンデンサ１２と放電部２１とを電気的に接続し、定電圧出力部３２が出力した定電圧が印加されていないときは接点がオフしてコンデンサ１２と放電部２１との電気的接続を切断する。よって、放電回路１４内の放電切替用スイッチをＡ接点リレー２２−２で構成しても、図１を参照して説明した半導体スイッチ回路２２−１と同様の動作を実現することができる。なお、Ａ接点リレー２２−２以外の回路構成要素については図１に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。

【0045】

図２を参照して説明した電源消失検出用スイッチとしてのＡ接点リレー３３−２と、図３を参照して説明した放電切替用スイッチとしてのＡ接点リレー２２−２とを組み合わせて、第１の実施形態における放電回路駆動部１５及び放電回路１４を実現してもよい。図４は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路及び放電回路駆動部のさらなる形態を示す図である。図４に示すように、放電回路駆動部１５内の電源消失検出用スイッチはＡ接点リレー３３−２からなり、放電回路１４内の放電切替用スイッチはＡ接点リレー２２−２からなる。電源消失検出用スイッチとしてのＡ接点リレー３３−２は、制御電源１７から電流が出力されているときは接点がオンして入力端子と出力端子との間は通電し、制御電源１７から電流が出力されていないときは接点がオフして入力端子と出力端子との間は通電しない。放電切替用スイッチとしてのＡ接点リレー２２−２は、定電圧出力部３２が出力した定電圧が印加されているときは接点がオンしてコンデンサ１２と放電部２１とを電気的に接続し、定電圧出力部３２が出力した定電圧が印加されていないときは接点がオフしてコンデンサ１２と放電部２１との電気的接続を切断する。よって、放電回路駆動部１５内の電源消失検出用スイッチをＡ接点リレー３３−２で構成し放電回路１４内の放電切替用スイッチをＡ接点リレー２２−２で構成しても、図１を参照して説明したフォトカプラ３３−１及び半導体スイッチ回路２２−１と同様の動作を実現することができる。なお、Ａ接点リレー２２−２及びＡ接点リレー３３−２以外の回路構成要素については図１に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。

【0046】

続いて、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置の回路構成について説明する。上述の第１の実施形態では電源消失検出用スイッチを、図１もしくは図３に示すフォトカプラ３３−１または図２もしくは図４に示すＡ接点リレー３３−２にて構成した。本開示の第２の実施形態では、フォトカプラ３３−１またはＡ接点リレー３３−２に代えて、Ｂ接点リレーにて電源消失検出用スイッチを構成する。

【0047】

図５は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。

【0048】

図５では、図１及び図３を参照して説明して説明したフォトカプラ３３−１に代えて、Ｂ接点リレー３３−３にて電源消失検出用スイッチを構成する。図５に示すように、放電回路駆動部１５は、電流制限抵抗３１と、定電圧出力部３２と、電源消失検出用スイッチとしてのＢ接点リレー３３−３と、を備える。

【0049】

電流制限抵抗３１は、コンデンサ１２の正側端子に接続される第１端子と、第１端子から入力された電流が出力される第２端子と、を有する。

【0050】

電源消失検出用スイッチとしてのＢ接点リレー３３−３は、電流が流れているときは接点がオフし電流が流れていないときは接点がオンする「ノーマリーオン」型のリレーである。Ｂ接点リレー３３−３は、電流制限抵抗３１の第２端子に接続される入力端子と、通電時に入力端子に入力された電流が出力される出力端子と、を有する。Ｂ接点リレー３３−３は、制御電源１７から電流が出力されているときは接点がオフして入力端子と出力端子との間が通電し、制御電源１７から電流が出力されていないときは接点がオンして入力端子と出力端子との間は通電しない。

【0051】

定電圧出力部３２は、電源消失検出用スイッチであるＢ接点リレー３３−３の出力端子に接続される高電位側端子と、コンデンサ１２の負側端子に接続される低電位側端子と、を有する。定電圧出力部３２は、高電位側端子と低電位側端子との間に所定の定電圧を出力する。定電圧出力部３２は、例えば、高電位側端子がカソードとなり、低電位側端子がアノードとなるように接続されたツェナーダイオードからなる。定電圧出力部３２としてのツェナーダイオードは、カソードがＢ接点リレー３３−３の出力端子及び放電回路１４内の放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子に接続され、アノードがコンデンサ１２の負側端子に接続される。よって、Ｂ接点リレー３３−３の出力端子及び半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子からコンデンサ１２の負側端子に向う方向が、ツェナーダイオードの逆バイアス方向となる。定電圧出力部３２としてのツェナーダイオードに印加される電圧が、当該ツェナーダイオードの降伏電圧を超える場合、アバランシェ降伏により急激に電流が流れ、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、降伏電圧に相当する定電圧が現れる。定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、放電回路１４内の放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子が接続されているので、降伏電圧に相当する定電圧は、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子の信号入力端子に印加されるが、本実施形態では、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子がオンするような電圧を定電圧出力部３２が出力できるよう、ツェナーダイオード及び電流制限抵抗３１を選定しておく。なお、ツェナーダイオードに代えて、バリスタ（Ｖａｒｉｓｔｏｒ）、シリーズレギュレータ、または三端子レギュレータなどで定電圧出力部３２を構成してもよい。

【0052】

上述したコンデンサ１２と、放電回路１４と、放電回路駆動部１５との接続関係をまとめると次の通りである。コンデンサ１２の正側端子と、放電回路駆動部１５内の電流制限抵抗３１の第１端子とが接続される。放電回路駆動部１５内の電流制限抵抗３１の第２端子と、電源消失検出用スイッチとしてのＢ接点リレー３３−３の入力端子とが接続される。電源消失検出用スイッチとしてのＢ接点リレー３３−３の出力端子と、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードと、半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子とが接続される。コンデンサ１２の低電位側端子と、定電圧出力部３２の低電位側端子であるツェナーダイオードのアノードとが接続される。

【0053】

続いて、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置１の動作について説明する。

【0054】

モータ駆動装置１がモータ３を駆動している状態においては、ブレーカ１８及び電磁接触器１９は共に閉路状態にあり交流電源２とコンバータ１１との間が電気的に接続され、コンバータ１１は交流電源２から供給された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力する。インバータ１３は、制御部１６からの電力変換指令を受けて、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換してモータ３へ出力する電力変換動作（力行動作）、または、モータ３で回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンク側へ戻す電力変換動作（回生動作）を行う。制御部１６は、制御電源１７から供給された電力によって動作している。したがって、制御電源１７から制御部１６へ電力が供給されているので、電源消失検出用スイッチとしてのＢ接点リレー３３−３の接点はオフし、入力端子と出力端子との間は通電しない。そのため、定電圧出力部３２の高電位側端子に接続された半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子には、電圧が印加されない。よって、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子はオフしたままとなり、放電部２１とコンデンサ１２との間では閉回路は構成されないことから、コンデンサ１２には放電部２１は電気的には接続されず、コンデンサ１２に蓄積された電力は放電部２１では放電されない（非放電動作）。

【0055】

過負荷や短絡などの要因でモータ駆動装置１に異常な過電流が流れると、ブレーカ１８は電路を開放し、制御電源１７及びコンバータ１１には交流電源２の交流電力が供給されなくなる。また、交流電源２に停電が発生した場合も、制御電源１７及びコンバータ１１には交流電源２の交流電力が供給されなくなる。制御電源１７には交流電源２の交流電力が供給されなくなると、制御電源１７は、制御部１６を動作させるための電力を出力しなくなる。よって、電源消失検出用スイッチであるＢ接点リレー３３−３の接点はオンし、入力端子と出力端子との間が通電する。そのため、コンデンサ１２に印加される電圧は、電流制限抵抗３１と定電圧出力部３２であるツェナーダイオードとの直列回路に印加される。定電圧出力部３２であるツェナーダイオードに印加される電圧が、当該ツェナーダイオードの降伏電圧を超える場合、アバランシェ降伏により急激に電流が流れ、定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、降伏電圧に相当する定電圧が現れる。定電圧出力部３２の高電位側端子であるツェナーダイオードのカソードには、放電切替用スイッチである半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子が接続されている。よって、半導体スイッチ回路２２−１の信号入力端子には、定電圧出力部３２であるツェナーダイオードの降伏電圧に相当する定電圧が印加されるので、半導体スイッチ回路２２−１内の半導体スイッチング素子はオンする。また、コンバータ１１にも交流電源２の交流電力が供給されなくなるので、コンバータ１１からの直流電力の出力が停止する。よって、放電部２１とコンデンサ１２との間で閉回路が構成される。その結果、コンデンサ１２と放電部２１とが電気的に接続され、コンデンサ１２に蓄積された電力は放電部２１にて放電される（放電動作）。なお、放電回路１４及び放電回路駆動部１５以外の回路構成要素については図５に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。

【0056】

このように図５を参照して説明した第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の放電回路１４の放電動作及び非放電動作を実現することができる。

【0057】

図２に示した第２の実施形態では、放電回路１４内の放電切替用スイッチとして半導体スイッチ回路２２−１を用いたが、半導体スイッチ回路２２−１に代えて、Ａ接点リレーを放電切替用スイッチとして用いてもよい。図６は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置における放電回路のさらなる形態を示す図である。図６に示すように、放電回路１４内の放電切替用スイッチは、Ａ接点リレー２２−２からなる。放電切替用スイッチとしてのＡ接点リレー２２−２は、定電圧出力部３２が出力した定電圧が印加されているときは接点がオンしてコンデンサ１２と放電部２１とを電気的に接続し、定電圧出力部３２が出力した定電圧が印加されていないときは接点がオフしてコンデンサ１２と放電部２１との電気的接続を切断する。よって、放電回路１４内の放電切替用スイッチをＡ接点リレー２２−２としても、図５を参照して説明した半導体スイッチ回路２２−１と同様の動作を実現することができる。なお、Ａ接点リレー２２−２以外の回路構成要素については図５に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。

【符号の説明】

【0058】

１ モータ駆動装置
２ 交流電源
３ モータ
１１ コンバータ
１２ コンデンサ
１３ インバータ
１４ 放電回路
１５ 放電回路駆動部
１６ 制御部
１７ 制御電源
１８ ブレーカ
１９ 電磁接触器
２１ 放電部
２２−１ 半導体スイッチ回路
２２−２ Ａ接点リレー
３１ 電流制限抵抗
３２ 定電圧出力部
３３−１ フォトカプラ
３３−２ Ａ接点リレー
３３−３ Ｂ接点リレー
３４ 抵抗

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】