特開 2023-62896 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023062896

(43)【公開日】2023-05-09

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 3/22 20060101AFI20230427BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20230427BHJP

   H02P 29/024 20160101ALI20230427BHJP

【ＦＩ】

H02P3/22 A

H02P27/06

H02P29/024

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021173064

(22)【出願日】2021-10-22

(71)【出願人】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】片岡 隆

【テーマコード（参考）】

5H501

5H505

5H530

【Ｆターム（参考）】

5H501FF04

5H501FF05

5H501HA05

5H501HB07

5H501JJ12

5H501JJ17

5H501LL22

5H501LL52

5H501MM01

5H501MM09

5H505BB06

5H505DD03

5H505EE48

5H505HA06

5H505HB01

5H505JJ12

5H505JJ17

5H505LL22

5H505LL55

5H505MM01

5H505MM12

5H530AA02

5H530CC20

5H530CC23

5H530CD32

5H530CE15

5H530DD03

5H530DD19

5H530EE01

5H530EE07

(57)【要約】

【課題】ダイナミックブレーキ回路の故障検出機能及びモニタリング機能を備えたモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、モータ１と、前記モータ１を駆動するインバータ回路２と、前記モータ１と前記インバータ回路２とを接続する第一配線Ｌ１と、前記モータ１と前記インバータ回路２とを接続する第二配線Ｌ２と、前記第一配線Ｌ１に流れる第一電流を検出する第一センサＳ１と、前記第二配線Ｌ２に流れる第二電流を検出する第二センサＳ２と、ダイナミックブレーキ回路３と、を備える。前記ダイナミックブレーキ回路３は、前記第一センサＳ１と前記モータ１の間と、前記第二センサＳ２と前記インバータ回路２の間に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと
前記モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータと前記インバータ回路とを接続する第一配線と、
前記モータと前記インバータ回路とを接続する第二配線と、
前記第一配線に流れる第一電流を検出する第一センサと、
前記第二配線に流れる第二電流を検出する第二センサと、
ダイナミックブレーキ回路と、
を備え、
前記ダイナミックブレーキ回路は、前記第一センサと前記モータの間と、前記第二センサと前記インバータ回路の間に接続されている、モータ制御装置。

【請求項2】

前記モータ制御装置は、
アラーム表示部と、
アラーム表示制御部と、
をさらに備え、
前記ダイナミックブレーキ回路は、ダイナミックブレーキ抵抗を有し、
前記アラーム表示制御部は、前記第一センサによって検出された前記第一電流の電流値が、あらかじめ定められた第一閾値を超えたと判定した場合に、アラーム表示部に前記ダイナミックブレーキ回路の故障による前記インバータ回路の電流異常を示す第一アラームを表示し、
前記アラーム表示制御部は、前記第二センサによって検出された前記第二電流の電流値が、あらかじめ定められた第二閾値を超えたと判定した場合に、アラーム表示部に前記ダイナミックブレーキ抵抗の短絡による前記ダイナミックブレーキ回路の電流異常を示す第二アラームを表示する、
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記アラーム表示制御部は、前記第二電流の電流値から、前記ダイナミックブレーキ抵抗に発生する熱量を演算し、前記熱量があらかじめ定められた第三閾値を超えたと判定した場合に、アラーム表示部に第三アラームを表示する、請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記ダイナミックブレーキ回路は、ダイナミックブレーキリレーを有し、
前記アラーム表示制御部は、前記ダイナミックブレーキリレーのＯＮ回数をカウントし、前記ＯＮ回数があらかじめ定められた第四閾値を超えたと判定した場合に、アラーム表示部に第四アラームを表示する、請求項２または３に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ制御装置において、停電時やアンプが故障した際、モータの端子間を抵抗を介して短絡し、回転エネルギーを熱消費させて速やかに停止させる、ダイナミックブレーキ回路が知られている。さらに、リレーの溶着等によるダイナミックブレーキ回路の故障を検出する故障検出装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１では、ダイナミックブレーキ回路に所定の直流電圧を印加し、ダイナミックブレーキ回路内に流れる電流値と閾値とを比較することで、ダイナミックブレーキ回路の故障の有無を判定する故障検出機能を備えたモータ制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１４４２３２号公報

【特許文献2】特開２０１１－２１７４７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ダイナミックブレーキ回路が、電流検出抵抗や電流センサからなる電流検出回路よりもモータ側に配線されているため、モータの誘起電圧に起因するダイナミックブレーキ回路を流れるダイナミックブレーキ電流の電流値を測定することができない。したがって、ダイナミックブレーキ回路内の抵抗の短絡による故障検出や、ダイナミックブレーキ回路の状態監視（モニタリング）を行うことができないという課題があった。

【0006】

本開示は、ダイナミックブレーキ回路の故障検出機能及びモニタリング機能を備えたモータ制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一側面に係るモータ制御装置は、
モータと
前記モータを駆動するインバータ回路と、
前記モータと前記インバータ回路とを接続する第一配線と、
前記モータと前記インバータ回路とを接続する第二配線と、
前記第一の配線に流れる第一電流を検出する第一センサと、
前記第二の配線に流れる第二電流を検出する第二センサと、
ダイナミックブレーキ回路と、
を備え、
前記ダイナミックブレーキ回路は、前記第一センサと前記モータの間と、前記第二センサと前記インバータ回路の間に接続されている。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、ダイナミックブレーキ回路の故障検出機能及びモニタリング機能を備えたモータ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係るモータ制御装置の概略図である。

【図2】本開示の実施形態に係るアラーム制御装置のブロック図である。

【図3】ダイナミックブレーキ回路の故障検出のフローチャートである。

【図4】ダイナミックブレーキ抵抗に発生する熱量のモニタリングのフローチャートである。

【図5】ダイナミックブレーキリレーのＯＮ回数のモニタリングのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。

【0011】

（モータ制御装置の構成）
図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置の概略図である。図１に示すように、モータ制御装置は、モータ１と、インバータ回路２と、モータ１とインバータ回路とを接続する第一配線Ｌ１、第二配線Ｌ２、第三配線Ｌ３と、第一センサＳ１、第二センサＳ２と、ダイナミックブレーキ回路３と、を備える。

【0012】

インバータ回路２は、モータ１を駆動する。インバータ回路２は、三相交流電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を出力する。インバータ回路２は商用電源から三相交流電流を生成する。インバータ回路２は、例えばＵ相の電流を第一配線Ｌ１に出力し、Ｖ相の電流を第二配線Ｌ２に出力し、Ｗ相の電流を第三配線Ｌ３に出力する。

【0013】

第一配線Ｌ１、第二配線Ｌ２、第三配線Ｌ３には、それぞれインバータ回路２から出力された三相交流電流が流れる。
第一配線Ｌ１に流れる電流を第一電流と呼ぶ。第二配線Ｌ２に流れる電流を第二電流と呼ぶ。第一配線Ｌ１には、第一電流を検出する第一センサＳ１が設けられている。第二配線Ｌ２には、第二電流を検出する第二センサＳ２が設けられている。第一センサＳ１、第二センサＳ２には、電流検出抵抗などの抵抗検出タイプ又はホール素子などの磁場検出タイプなどを採用できる。

【0014】

ダイナミックブレーキ回路３が作動しない正常状態においては、インバータ回路２から、第一配線Ｌ１、第二配線Ｌ２および第三配線Ｌ３を介してモータ１に三相交流電流が供給される。このとき、第一センサＳ１により第一配線Ｌ１を流れる第一電流を測定できる。また、第二センサＳ２により第二配線Ｌ２を流れる第二電流を測定できる。

【0015】

ダイナミックブレーキ回路３は、直列接続されたダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１とダイナミックブレーキリレーＳＷ１を備える。ダイナミックブレーキリレーＳＷ１がＯＮになると、モータ１の端子間がダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１を介して短絡する。つまり、モータ１から第一配線Ｌ１、ダイナミックブレーキ回路３、第二配線Ｌ２からなる回路にダイナミックブレーキ電流が流れる。これにより、モータ１の回転により生じた誘起電流がダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１において熱エネルギーへと変換され、ダイナミックブレーキ回路３がダイナミックブレーキとして機能する。

【0016】

ところで本実施形態のダイナミックブレーキ回路３は、第一センサＳ１とモータ１の間の第一接点Ｐ１と、第二センサＳ２とインバータ回路２の間の第二接点Ｐ２に接続されている。このため、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１がＯＮになると、モータ１から第一配線Ｌ１、第一接点Ｐ１、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１、第二接点Ｐ２、第二センサＳ２、第二配線Ｌ２からなる経路にダイナミックブレーキ電流が流れる。つまり、第二センサＳ２にダイナミックブレーキ電流が流れるので、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１がＯＮのときにダイナミックブレーキ回路３に流れるダイナミックブレーキ電流を第二センサＳ２で測定できる。
また、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１を意図せずＯＮになった状態のままインバータ回路を動作させた場合、例えばダイナミックブレーキリレーＳＷ１の接点が溶着するなどして故障してしまった場合にも、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１が閉じてしまう。この場合にも、ダイナミックブレーキ回路３にインバータ回路電流が流れる。第一センサＳ１はこのダイナミックブレーキ回路３の故障時にダイナミックブレーキ回路３に流れるインバータ回路電流を測定できる。

【0017】

図２は、本開示の実施形態に係るアラーム制御装置のブロック図である。図２に示すように、アラーム制御装置は、アラーム表示制御部４とアラーム表示部１０を備える。

【0018】

アラーム制御装置は、ダイナミックブレーキ回路３の故障検出モードとモニタリングモードの２種類の機能を有する。故障検出モードでは、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１の接点溶着による過電流やダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１の抵抗短絡による過電流などの異常を検知する。モニタリングモードでは、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１に発生する熱量やダイナミックブレーキリレーＳＷ１のＯＮ回数を監視し、異常を検知する。異常を検知した場合、アラーム表示制御部４は、アラーム表示部１０に所定のアラームを通知してユーザに表示させる。

【0019】

センサ制御部５は、第一センサＳ１によって検出された第一電流の電流値と、第二センサＳ２によって検出された第二電流の電流値を取得し、第二電流と第一電流の電流値を演算部７へ送信する。カウンタ６は、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１のＯＮ回数をカウントし、ＯＮ回数を演算部７へ送信する。演算部７は、センサ制御部５から受信した第二電流の電流値とカウンタ６から受信したＯＮ回数を基に、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１に発生する熱量を演算し、第一電流の電流値と第二電流の電流値と演算した熱量を判定部８へ送信する。判定部８は、演算部７から第一電流の電流値と第二電流の電流値と演算した熱量とＯＮ回数を受信し、記憶部９から予め設定された閾値を読み出し、受信した値と読み出した閾値とを比較して、過電流、異常な熱量の発生、異常なＯＮ回数の有無を判定する。上記何れかの異常があると判定の場合は、判定部８はアラーム表示部１０に所定のアラームを通知して表示させる。

【0020】

（故障検出モード）
図３は、ダイナミックブレーキ回路３の故障検出のフローチャートである。図２に示すアラーム表示制御部４の内部ブロックも参照しながら、故障検出モードの処理フローについて説明する。

【0021】

故障検出モードの開始後、アラーム表示制御部４は、予めユーザが指定した第一閾値、第二閾値を揮発性メモリなどで構成される記憶部９にロードし、初期化の設定を行う（Ｓ１００）。第一閾値、第二閾値は予めユーザによって不揮発性メモリなどに記録されている。次に、センサ制御部５は、第一センサＳ１から第一電流の電流値を、第二センサＳ２から第二電流の電流値を取得する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。取得した第一電流の電流値、第二電流の電流値は、センサ制御部５から演算部７を経由して判定部８へ送信される。判定部８は、第一電流の電流値が記憶部９から読み出した第一閾値を超えているか判定し（Ｓ１０３）、超えている場合にはアラーム表示部１０に第一アラームを通知して表示させる（Ｓ１０４）。次に、判定部８は、第二電流の電流値が記憶部９から読み出した第二閾値を超えているか判定し（Ｓ１０５）、超えている場合にはアラーム表示部１０に第二アラームを通知して表示させる（Ｓ１０６）。Ｓ１０１～Ｓ１０６の工程を定期的に繰り返すことで、第一電流の電流値、第二電流の電流値を監視し、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１の接点溶着による過電流やダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１の抵抗短絡による過電流を検知する。

【0022】

上記処理フローによって、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１の融点接着によるインバータ回路電流の短絡と、ダイナミックブレーキ回路３稼働時のダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１の短絡を判定し、ユーザにアラーム通知することができる。

【0023】

（モニタリングモード）
図４は、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１に発生する熱量のモニタリングのフローチャートである。図２に示すアラーム表示制御部４の内部ブロックも参照しながら、故障検出モードの処理フローについて説明する。

【0024】

モニタリングモードの開始後、アラーム表示制御部４は、予めユーザが指定した第三閾値を記憶部９にロードし、初期化の設定を行う（Ｓ２００）。次に、センサ制御部５は、第二センサＳ２から第二電流の電流値を取得する（Ｓ２０１）。取得した第二電流の電流値は、センサ制御部５から演算部７へ送信される。演算部７は、第二電流の電流値からダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１に発生する熱量を演算する（Ｓ２０２）。ここで「熱量」とは、単位時間当たりに発生する熱量であってもよいし、今まで発生したトータルの熱量であってもよい。演算部７は、上記演算した熱量を判定部８に送信する。次に、判定部８は、送信された熱量が記憶部９から読み出した第三閾値を超えているか判定し（Ｓ２０３）、超えている場合にはアラーム表示部１０に第三アラームを通知して表示させる（Ｓ２０４）。Ｓ２０１～Ｓ２０４の工程を定期的に繰り返すことで、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１に発生する熱量を監視し、回路異常を検知する。

【0025】

図５は、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１のＯＮ回数のモニタリングのフローチャートである。図２に示すアラーム表示制御部４の内部ブロックも参照しながら、故障検出モードの処理フローについて説明する。

【0026】

モニタリングモードの開始後、アラーム表示制御部４は、予めユーザが指定した第四閾値を記憶部９にロードし、初期化の設定を行う（Ｓ３００）。次に、カウンタ６は、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１がＯＮされるかを監視し（Ｓ３０１）、ＯＮされた場合にはＯＮ回数のカウンタをカウントアップする（Ｓ３０２）。カウントアップされたＯＮ回数は、カウンタ６から演算部７を経由して判定部８に送信される。次に、判定部８は、送信されたＯＮ回数が記憶部９から読み出した第四閾値を超えているか判定し（Ｓ３０３）、超えている場合にはアラーム表示部１０に第四アラームを通知して表示させる（Ｓ３０４）。Ｓ３０１～Ｓ３０４の工程を定期的に繰り返すことで、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１のＯＮ回数を監視し、ダイナミックブレーキの作動回数の異常を検知する。

【0027】

上記処理フローによって、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１に発生する熱量から、ダイナミックブレーキ抵抗Ｒ１が故障する前に、ユーザにアラーム通知することができる。また、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１のＯＮ回数から、ダイナミックブレーキリレーＳＷ１が故障する前に、ユーザにアラーム通知することができる。

【0028】

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

【符号の説明】

【0029】

１ モータ
２ インバータ回路
３ ダイナミックブレーキ回路
４ アラーム表示制御部
５ センサ制御部
６ カウンタ
７ 演算部
８ 判定部
９ 記憶部
１０ アラーム表示部
Ｌ１ 第一配線
Ｌ２ 第二配線
Ｌ３ 第三配線
Ｓ１ 第一センサ
Ｓ２ 第二センサ
Ｐ１ 第一接点
Ｐ２ 第二接点
Ｒ１ ダイナミックブレーキ抵抗
ＳＷ１ ダイナミックブレーキリレー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】