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(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】P2025153019
(43)【公開日】2025-10-10
(54)【発明の名称】監視装置
(51)【国際特許分類】
G01R 31/34 20200101AFI20251002BHJP
G01R 19/00 20060101ALI20251002BHJP
H02K 11/27 20160101ALI20251002BHJP
H02P 29/024 20160101ALI20251002BHJP
【ＦＩ】
G01R31/34 A
G01R19/00 A
G01R19/00 M
H02K11/27
H02P29/024
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024055275
(22)【出願日】2024-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(72)【発明者】
【氏名】三浦 進平
(72)【発明者】
【氏名】小川 卓郎
(72)【発明者】
【氏名】荒木 剛
(72)【発明者】
【氏名】横山 貴裕
【テーマコード（参考）】
2G035
2G116
5H501
5H611
【Ｆターム（参考）】
2G035AA04
2G035AA11
2G035AB07
2G035AC10
2G035AD19
2G035AD28
2G035AD65
2G116BA03
2G116BB02
2G116BB10
2G116BD06
5H501CC05
5H501DD04
5H501GG11
5H501HA09
5H501HB07
5H501JJ25
5H501LL22
5H501LL51
5H501MM09
5H611AA01
5H611BB01
5H611PP02
5H611QQ05
(57)【要約】 （修正有）
【課題】三相交流に接続されるモータを搭載した機器について、劣化を正確に診断できる監視装置を提供する。
【解決手段】モータ３０を搭載した機器の監視装置１００であって、モータは三相交流と接続され、三相交流の１相分の電流を取得する、三相交流が供給される線を通す方式の電流検出器ＣＴ１、ＣＴ２を２つ備え、２つの電流検出器から２相分の電流を取得する取得部１１１と、取得部から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する補正部１１２と、補正部による補正後の２相分の電流から残り１相分の電流を算出する算出部１１３と、算出部により算出された残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いて機器の劣化に関する情報を出力する出力部１１５と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】モータ３０を搭載した機器の監視装置１００であって、モータは三相交流と接続され、三相交流の１相分の電流を取得する、三相交流が供給される線を通す方式の電流検出器ＣＴ１、ＣＴ２を２つ備え、２つの電流検出器から２相分の電流を取得する取得部１１１と、取得部から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する補正部１１２と、補正部による補正後の２相分の電流から残り１相分の電流を算出する算出部１１３と、算出部により算出された残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いて機器の劣化に関する情報を出力する出力部１１５と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータを搭載した機器の監視装置であって、
前記モータは三相交流と接続され、
前記三相交流の１相分の電流を取得する、当該三相交流が供給される線を通す方式の電流検出器を２つ備え、
２つの前記電流検出器から２相分の電流を取得する取得部と、
前記取得部から出力された２相分の電流の位相差が、２つの前記電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した当該２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する補正部と、
前記補正部による補正後の前記２相分の電流から残り１相分の電流を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いて前記機器の劣化に関する情報を出力する出力部と、
を備える監視装置。
前記モータは三相交流と接続され、
前記三相交流の１相分の電流を取得する、当該三相交流が供給される線を通す方式の電流検出器を２つ備え、
２つの前記電流検出器から２相分の電流を取得する取得部と、
前記取得部から出力された２相分の電流の位相差が、２つの前記電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した当該２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する補正部と、
前記補正部による補正後の前記２相分の電流から残り１相分の電流を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いて前記機器の劣化に関する情報を出力する出力部と、
を備える監視装置。
【請求項2】
前記補正部による補正後の前記２相分の電流と、前記算出部により算出された前記残り１相分の電流とを用いて、前記機器の劣化に関する情報を出力する、請求項１に記載の監視装置。
【請求項3】
前記取得部は、前記電流検出器から取得した２相分の電流のオフセットをそれぞれ補正するオフセット補正部を備える、請求項１または２に記載の監視装置。
【請求項4】
前記補正部は、前記取得部から出力された前記２相分の電流の合成波の振幅が、当該取得部から出力された当該電流の振幅よりも大きくなった場合に、当該取得部から出力された当該２相分の電流の位相差が、２つの前記電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいと判定する、請求項１または２に記載の監視装置。
【請求項5】
前記取得部は、前記電流検出器から取得した２相分の電流のうち、少なくとも一方のゲインを補正するゲイン補正部を備える、請求項４に記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、監視装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、電気駆動される回転機械の電気的特徴量に基づき、前記回転機械を搭載する機器の機械要素の異常に関する判断を行う判断部を備え、前記電気的特徴量は、前記回転機械を駆動する電動機の電流と相関のある信号の特定の周波数成分であり、前記特定の周波数成分は、前記回転機械の回転周波数の所定の正の整数倍の成分であり、前記判断部は、前記回転機械の回転周波数の変化による、前記機械要素の異常と前記電気的特徴量との関係の変動を考慮して、前記判断を行う、異常判断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－２８６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
三相交流に接続されるモータを搭載した機器の劣化を診断する場合に、作業スペースやコストの観点から、２つの電流検出器を用いて三相交流の２相分の電流を取得し、取得した２相分の電流から残り１相分の電流を算出して機器の劣化を診断することがある。２相分に対する電流検出器の取り付け方向を正しい関係で設置しなければ残り１相分の電流を正しく算出することができず、算出した残り１相分の電流を用いて劣化を診断する場合に正確な診断ができない。
本開示は、三相交流に接続されるモータを搭載した機器について、２相分の電流を２つの電流検出器により取得して残り１相分の電流を算出し、算出した残り１相分の電流を用いて機器の劣化を診断する場合に、２相分に対する電流検出器の取り付け方向に関して補正をしないで機器の劣化を診断する場合よりも正確に診断を行うことを目的とする。
本開示は、三相交流に接続されるモータを搭載した機器について、２相分の電流を２つの電流検出器により取得して残り１相分の電流を算出し、算出した残り１相分の電流を用いて機器の劣化を診断する場合に、２相分に対する電流検出器の取り付け方向に関して補正をしないで機器の劣化を診断する場合よりも正確に診断を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の監視装置は、モータを搭載した機器の監視装置であって、前記モータは三相交流と接続され、前記三相交流の１相分の電流を取得する、当該三相交流が供給される線を通す方式の電流検出器を２つ備え、２つの前記電流検出器から２相分の電流を取得する取得部と、前記取得部から出力された２相分の電流の位相差が、２つの前記電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した当該２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する補正部と、前記補正部による補正後の前記２相分の電流から残り１相分の電流を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いて前記機器の劣化に関する情報を出力する出力部と、を備える。この場合、三相交流に接続されるモータを搭載した機器について、２相分の電流を２つの電流検出器により取得して残り１相分の電流を算出し、算出した残り１相分の電流を用いて機器の劣化を診断する場合に、２相分に対する電流検出器の取り付け方向に関して補正をしないで機器の劣化を診断する場合よりも正確に診断を行うことができる。
また、本開示の監視装置は、前記補正部による補正後の前記２相分の電流と、前記算出部により算出された前記残り１相分の電流とを用いて、前記機器の劣化に関する情報を出力する。この場合、１相分の電流から劣化診断を行う場合よりも正確に診断を行うことができる。
ここで、前記取得部は、前記電流検出器から取得した２相分の電流のオフセットをそれぞれ補正するオフセット補正部を備える。この場合、取得した２相分の電流の位相差を正確に算出することができる。
また、前記補正部は、前記取得部から出力された前記２相分の電流の合成波の振幅が、当該取得部から出力された当該電流の振幅よりも大きくなった場合に、当該取得部から出力された当該２相分の電流の位相差が、２つの前記電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいと判定する。この場合、位相差を算出することなく、取得した２相分の電流の位相差が２つの当該電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいか否かを判定することができる。
また、前記取得部は、前記電流検出器から取得した２相分の電流のうち、少なくとも一方のゲインを補正するゲイン補正部を備える。この場合、取得した２相分の電流の合成波を正確に算出することができる。
また、本開示の監視装置は、前記補正部による補正後の前記２相分の電流と、前記算出部により算出された前記残り１相分の電流とを用いて、前記機器の劣化に関する情報を出力する。この場合、１相分の電流から劣化診断を行う場合よりも正確に診断を行うことができる。
ここで、前記取得部は、前記電流検出器から取得した２相分の電流のオフセットをそれぞれ補正するオフセット補正部を備える。この場合、取得した２相分の電流の位相差を正確に算出することができる。
また、前記補正部は、前記取得部から出力された前記２相分の電流の合成波の振幅が、当該取得部から出力された当該電流の振幅よりも大きくなった場合に、当該取得部から出力された当該２相分の電流の位相差が、２つの前記電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいと判定する。この場合、位相差を算出することなく、取得した２相分の電流の位相差が２つの当該電流検出器を同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいか否かを判定することができる。
また、前記取得部は、前記電流検出器から取得した２相分の電流のうち、少なくとも一方のゲインを補正するゲイン補正部を備える。この場合、取得した２相分の電流の合成波を正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】本実施の形態に係る監視装置を適用した監視システムの構成例を示す図である。
【図2】本実施の形態に係る監視装置の構成例を示す図である。
【図3】取得部から出力された２相分の電流の波形を示す図であり、（ａ）は２つの電流センサが同一方向に取り付けられた場合の波形を、（ｂ）は２つの電流センサが互い違いの方向に取り付けられた場合の波形を示す。
【図4】位相差の算出方法を説明する図であり、（ａ）は第１電流センサおよび第２電流センサにより検出された電流の波形の例を、（ｂ）は各検出時間における電流の振幅の測定値の例を示す図である。
【図5】本実施の形態に係る監視装置によるモータを搭載した機器の劣化の診断処理の流れの例を示す図である。
【図6】取得部から出力された２相分の電流を合成した合成波の波形を示す図であり、（ａ）は２つの電流センサが同一方向に取り付けられた場合の合成波の波形を、（ｂ）は２つの電流センサが互い違いの方向に取り付けられた場合の合成波の波形を示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
＜監視システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る監視装置１００を適用した監視システム１の構成例を示す図である。
監視システム１は、インバータ装置１０と、モータ３０と、監視装置１００とを備える。
＜監視システムの構成＞
図１は、本実施の形態に係る監視装置１００を適用した監視システム１の構成例を示す図である。
監視システム１は、インバータ装置１０と、モータ３０と、監視装置１００とを備える。
【0008】
インバータ装置１０は、例えば三相の交流電源（商用電源）と接続され、交流電源から供給される交流電力によりモータ３０を駆動する。インバータ装置１０の構成についての詳細は後述する。
【0009】
モータ３０は、例えば、ＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）である。モータ３０は、例えば空気調和装置に備えられた冷媒回路の圧縮機を駆動する。
インバータ装置１０とモータ３０とは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗがそれぞれ流れる３本の電線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗにより接続される。以下において、３本の電線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗを区別しない場合、電線２１と呼ぶことがある。
インバータ装置１０とモータ３０とは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗがそれぞれ流れる３本の電線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗにより接続される。以下において、３本の電線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗを区別しない場合、電線２１と呼ぶことがある。
【0010】
監視装置１００は、モータ３０を搭載した機器の劣化を診断する。モータ３０を搭載した機器とは、例えば圧縮機である。機器の劣化は、例えば、モータ３０の軸受の摩耗（以下、「軸受摩耗」）、モータ３０の軸受の摩擦変動の増加、地絡あるいはレアショートに至る絶縁劣化等を含む。また、機器がモータ３０を備える圧縮機である場合、機器の劣化は、圧縮機の油シール性の低下、圧縮機の圧縮室に液冷媒が入り込み圧縮される液圧縮等を含む。
【0011】
監視装置１００は、電流を検出する第１電流センサＣＴ１と、第２電流センサＣＴ２とを備える。以下において、第１電流センサＣＴ１、第２電流センサＣＴ２を区別しない場合、電流センサＣＴと呼ぶことがある。また、第１電流センサＣＴ１、第２電流センサＣＴ２をあわせて２つの電流センサＣＴと呼ぶことがある。図１では、２つの電流センサＣＴを、モータ３０とモータ３０を駆動するインバータ装置１０との間の電線２１に取り付ける場合について示す。電流センサＣＴは電流検出器の一例である。
【0012】
第１電流センサＣＴ１、第２電流センサＣＴ２は、３本の電線２１のうち何れか２つに取り付けられ、取り付けられた電線２１の電流を検出する。図１では第１電流センサＣＴ１が電線２１Ｕに、第２電流センサＣＴ２が電線２１Ｖに取り付けられた場合について示す。電流センサＣＴは、電線２１を通す方式の電流検出器であり、例えばクランプ式で電線２１をはさみ込むことにより取り付け／取り外しが可能なカレントトランスである。カレントトランスは、電線２１の周囲に発生する磁場を検出することにより電線２１を流れる電流を検出する。
図１に示す例においては、電流センサＣＴは円形状であり、支点Ｓを中心に電流センサＣＴの先端部分が回転することにより電流センサＣＴの先端部分が開き、電線２１に取り付け／取り外しが可能となっている。
図１に示す例においては、電流センサＣＴは円形状であり、支点Ｓを中心に電流センサＣＴの先端部分が回転することにより電流センサＣＴの先端部分が開き、電線２１に取り付け／取り外しが可能となっている。
【0013】
監視装置１００は、例えばサービスエンジニアにより使用される。サービスエンジニアは監視装置１００を携帯して測定箇所へ行き、電流センサＣＴを電線２１に取り付けて電流を検出し、診断対象の機器の劣化の診断結果を得る。
このように電流センサＣＴを電線２１に取り付けて電流を検出する場合、２つの電流センサＣＴが正しい取り付け方向の関係と異なって取り付けられることが起こり得る。本実施形態においては、監視装置１００が図２に示す構成を有することにより、２つの電流センサＣＴが正しい取り付け方向の関係と異なって取り付けられた場合においても機器の劣化を正確に診断することができる。
このように電流センサＣＴを電線２１に取り付けて電流を検出する場合、２つの電流センサＣＴが正しい取り付け方向の関係と異なって取り付けられることが起こり得る。本実施形態においては、監視装置１００が図２に示す構成を有することにより、２つの電流センサＣＴが正しい取り付け方向の関係と異なって取り付けられた場合においても機器の劣化を正確に診断することができる。
【0014】
図２は、本実施の形態に係る監視装置１００の構成例を示す図である。図２において、インバータ装置１０の構成についても合わせて示す。
インバータ装置１０は、コンバータ回路１１と、リアクトル１２と、コンデンサ１３と、インバータ回路１４とを備える。コンバータ回路１１は、交流を直流に変換する回路である。コンバータ回路１１は、例えば、ダイオードブリッジ回路である。コンデンサ１３は、コンバータ回路１１の出力を平滑化する。インバータ回路１４は、コンデンサ１３によって平滑化された直流を、所定周波数及び所定電圧の交流に変換する。インバータ回路１４は、例えば、ブリッジ接続された複数（ここでは６個）のスイッチング素子を備える。スイッチング素子は、入力された直流をスイッチングすることで、直流を三相交流に変換する。変換された三相交流がモータ３０を駆動する。
インバータ装置１０は、コンバータ回路１１と、リアクトル１２と、コンデンサ１３と、インバータ回路１４とを備える。コンバータ回路１１は、交流を直流に変換する回路である。コンバータ回路１１は、例えば、ダイオードブリッジ回路である。コンデンサ１３は、コンバータ回路１１の出力を平滑化する。インバータ回路１４は、コンデンサ１３によって平滑化された直流を、所定周波数及び所定電圧の交流に変換する。インバータ回路１４は、例えば、ブリッジ接続された複数（ここでは６個）のスイッチング素子を備える。スイッチング素子は、入力された直流をスイッチングすることで、直流を三相交流に変換する。変換された三相交流がモータ３０を駆動する。
【0015】
監視装置１００は、取得部１１１と、補正部１１２と、算出部１１３と、診断部１１４と、出力部１１５とを備える。
取得部１１１は、２つの電流センサＣＴから２相分の電流を取得し、以下に記載する変換および補正を行った後に補正された２相分の電流を補正部１１２に出力する。取得部１１１は、Ａ／Ｄ変換部１１６と、電流変換部１１７と、オフセット補正部１１８と、ゲイン補正部１１９とを備える。
取得部１１１は、２つの電流センサＣＴから２相分の電流を取得し、以下に記載する変換および補正を行った後に補正された２相分の電流を補正部１１２に出力する。取得部１１１は、Ａ／Ｄ変換部１１６と、電流変換部１１７と、オフセット補正部１１８と、ゲイン補正部１１９とを備える。
【0016】
Ａ／Ｄ変換部１１６は、２つの電流センサＣＴにより検出された電流をアナログ信号として取得し、取得したアナログ信号をＡ／Ｄ変換によりデジタル化する。
電流変換部１１７は、Ａ／Ｄ変換部１１６によりデジタル化された信号を電流次元に変換する。
電流変換部１１７は、Ａ／Ｄ変換部１１６によりデジタル化された信号を電流次元に変換する。
【0017】
オフセット補正部１１８は、２つの電流センサＣＴから取得した２相分の電流のオフセットを補正する。２つの電流センサＣＴのオフセットにずれがあると、取得した電流の平均レベルを０Ａと認識できない。オフセット補正部１１８は、例えば電流が流れていないときの検出値を０Ａに合わせることでオフセットを補正する。
ゲイン補正部１１９は、２つの電流センサＣＴから取得した２相分の電流のゲインを補正する。２つの電流センサＣＴのゲインにずれがあると、取得した電流の振幅レベルを本来と異なって認識してしまう。ゲイン補正部１１９は、例えば取得した２相分の電流のうち一方を補正し、もう一方の電流と振幅を揃えることでゲインを補正する。
ゲイン補正部１１９は、２つの電流センサＣＴから取得した２相分の電流のゲインを補正する。２つの電流センサＣＴのゲインにずれがあると、取得した電流の振幅レベルを本来と異なって認識してしまう。ゲイン補正部１１９は、例えば取得した２相分の電流のうち一方を補正し、もう一方の電流と振幅を揃えることでゲインを補正する。
【0018】
補正部１１２は、取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する。補正部１１２は、位相差判定部１２０と極性補正部１２１とを備える。
位相差判定部１２０は、取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいか否かを判定する。
極性補正部１２１は、取得部１１１から出力された２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する。
位相差判定部１２０は、取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいか否かを判定する。
極性補正部１２１は、取得部１１１から出力された２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する。
【0019】
算出部１１３は、２つの電流センサＣＴにより検出された２相分の電流から残り１相分の電流を算出する。
診断部１１４は、算出部１１３により算出された残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いてモータ３０を備えた機器の劣化を診断する。診断部１１４は、例えば極性補正部１２１による補正後の２相分の電流と、算出部１１３により算出された残り１相分の電流とを用いて機器の劣化に関する情報を出力する。診断部１１４は、例えば３相分の電流から電線２１を流れる３相電流の電流ベクトルを算出し、算出した電流ベクトルに基づいて機器の劣化を診断する。電流ベクトルＩａは、Ｉａ＝√（Ｉｕ２＋Ｉｖ２＋Ｉｗ２）と算出することができる。
診断部１１４は、算出部１１３により算出された残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いてモータ３０を備えた機器の劣化を診断する。診断部１１４は、例えば極性補正部１２１による補正後の２相分の電流と、算出部１１３により算出された残り１相分の電流とを用いて機器の劣化に関する情報を出力する。診断部１１４は、例えば３相分の電流から電線２１を流れる３相電流の電流ベクトルを算出し、算出した電流ベクトルに基づいて機器の劣化を診断する。電流ベクトルＩａは、Ｉａ＝√（Ｉｕ２＋Ｉｖ２＋Ｉｗ２）と算出することができる。
【0020】
出力部１１５は、モータ３０を備えた機器の劣化に関する情報を出力する。出力部１１５は、例えば監視装置１００が備える表示画面（不図示）に機器の劣化に関する情報を出力する。
取得部１１１、補正部１１２、算出部１１３、診断部１１４、出力部１１５の各機能は、例えば、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのソフトウエアが格納されたメモリデバイス等を用いて構成することができる。
取得部１１１、補正部１１２、算出部１１３、診断部１１４、出力部１１５の各機能は、例えば、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのソフトウエアが格納されたメモリデバイス等を用いて構成することができる。
【0021】
＜電流の算出＞
３本の電線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗを流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗは、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０の関係が成立する。そのため、２相分の電流を検出することで、残り１相分の電流を算出することができる。
ここで、電流センサＣＴは測定する電流に対して測定方向が決まっており、電流センサＣＴが逆向きに取り付けられると測定値は－１をかけた値となる。そのため、２つの電流センサＣＴの取り付け方向を正しい関係で取り付けなければ残り１相分の電流を正しく算出することができない。
３本の電線２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗを流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗは、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０の関係が成立する。そのため、２相分の電流を検出することで、残り１相分の電流を算出することができる。
ここで、電流センサＣＴは測定する電流に対して測定方向が決まっており、電流センサＣＴが逆向きに取り付けられると測定値は－１をかけた値となる。そのため、２つの電流センサＣＴの取り付け方向を正しい関係で取り付けなければ残り１相分の電流を正しく算出することができない。
【0022】
第１電流センサＣＴ１が電線２１Ｕに、第２電流センサＣＴ２が電線２１Ｖに取り付けられ、２つの電流センサＣＴにより検出された２相分の電流から残り１相分の電流を算出する場合について考える。
２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられている場合、電線２１Ｗを流れるＷ相電流Ｉｗは、Ｉｗ＝－（Ｉｕ＋Ｉｖ）として正しく算出される。一方で、２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられている場合（ここでは、電線２１Ｖに取り付けられた電流センサＣＴが逆向きであるとする）、Ｗ相電流Ｉｗは、Ｉｗ＝－（Ｉｕ－Ｉｖ）として算出されてしまい、正しい値とならない。この場合、算出したＷ相電流Ｉｗを用いてモータ３０を搭載した機器の劣化を診断しても正確な診断とならない。
２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられている場合、電線２１Ｗを流れるＷ相電流Ｉｗは、Ｉｗ＝－（Ｉｕ＋Ｉｖ）として正しく算出される。一方で、２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられている場合（ここでは、電線２１Ｖに取り付けられた電流センサＣＴが逆向きであるとする）、Ｗ相電流Ｉｗは、Ｉｗ＝－（Ｉｕ－Ｉｖ）として算出されてしまい、正しい値とならない。この場合、算出したＷ相電流Ｉｗを用いてモータ３０を搭載した機器の劣化を診断しても正確な診断とならない。
【0023】
そこで、本実施の形態においては、モータ３０を搭載した機器の劣化の診断に際して、取得した電流の正負の極性を２つの電流センサＣＴの取り付け方向に応じて補正し、補正後の電流を用いて劣化の診断を行う。
２つの電流センサＣＴの取り付け方向は、例えば取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差から判定する。
２つの電流センサＣＴの取り付け方向は、例えば取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差から判定する。
【0024】
＜位相差の算出＞
図３は、取得部１１１から出力された２相分の電流の波形を示す図であり、（ａ）は２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合の波形を、（ｂ）は２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合の波形を示す。図３（ａ）、（ｂ）に示す２つの波形は、２つの電流センサＣＴによりそれぞれ検出された相電流の波形である。図３において、横軸は時間を、縦軸は振幅を示し、横軸は電流周期の半分を１とし、縦軸は電流波形の振幅を１としている。
図３は、取得部１１１から出力された２相分の電流の波形を示す図であり、（ａ）は２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合の波形を、（ｂ）は２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合の波形を示す。図３（ａ）、（ｂ）に示す２つの波形は、２つの電流センサＣＴによりそれぞれ検出された相電流の波形である。図３において、横軸は時間を、縦軸は振幅を示し、横軸は電流周期の半分を１とし、縦軸は電流波形の振幅を１としている。
【0025】
図３（ａ）に示すように、２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合には、検出された２相分の電流の位相差は、２／３πとなる。一方、図３（ｂ）に示すように、２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合には、検出された２相分の電流の位相差は、π／３になる。２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合の位相差（２／３π）は、２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合に検出される２相分の電流の位相差（π／３）よりも大きい。つまり、２つの電流センサＣＴにより検出された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合、２つの電流センサＣＴは互い違いの方向に取り付けられていることが分かる。
【0026】
取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差は位相差判定部１２０により算出される。位相差判定部１２０は、例えば取得部１１１から出力された２相分の電流の正負が変わるゼロクロスポイントを算出し、ゼロクロスポイントから位相差を算出する。
図４は、位相差の算出方法を説明する図であり、（ａ）は第１電流センサＣＴ１および第２電流センサＣＴ２により検出された電流の波形の例を、（ｂ）は各検出時間における電流の振幅の測定値の例を示す図である。図４（ａ）に示す２つの波形は、図４（ｂ）に示す各検出時間における２つの電流センサＣＴによる測定値に基づいてそれぞれ算出されたものである。図４（ａ）において、横軸は時間を、縦軸は振幅を示し、横軸は電流周期の半分を１とし、縦軸は電流波形の振幅を１としている。
図４は、位相差の算出方法を説明する図であり、（ａ）は第１電流センサＣＴ１および第２電流センサＣＴ２により検出された電流の波形の例を、（ｂ）は各検出時間における電流の振幅の測定値の例を示す図である。図４（ａ）に示す２つの波形は、図４（ｂ）に示す各検出時間における２つの電流センサＣＴによる測定値に基づいてそれぞれ算出されたものである。図４（ａ）において、横軸は時間を、縦軸は振幅を示し、横軸は電流周期の半分を１とし、縦軸は電流波形の振幅を１としている。
【0027】
図４（ａ）において、t1+は第１電流センサＣＴ１により検出した電流が正から負に変わるゼロクロスポイントを、t1-は第１電流センサＣＴ１により検出した電流が負から正に変わるゼロクロスポイントを示す。図４（ａ）においてt1-は第１電流センサＣＴ１により検出した電流におけるt1+の次のゼロクロスポイントである。また、t2+は第２電流センサＣＴ２により検出した電流が正から負に変わるゼロクロスポイントを示す。これらゼロクロスポイントはそれぞれ電流の正負が変わる直前、直後の検出時間から算出される。例えばt1+を算出する場合、第１電流センサＣＴ１により検出した電流の正負が変わる直前、直後の隣り合う検出時間をそれぞれt+、t-とし、そのときの電流をi+、i-とすると、t1+ = (t- i+- t+ i- ) / ( i+- i-)と算出することができる。図４（ｂ）に示す例においては、t+ = 0.666667、t- = 0.833333、i+ = 0.244688、i- = -0.2729であり、t1+ = 0.745458と算出される。同様にして、t1-、t2+が算出される。
【0028】
算出された第１電流センサＣＴ１により検出した電流の二つのゼロクロスポイントの時間差は電流周期Ｔの半分であることから、電流周期Ｔは、T = 2 | t1+ - t1- |と算出することができる。ゼロクロスポイントt1+と、ゼロクロスポイントt2+と、電流周期Ｔとから、位相差φは、φ = 2π | t1+ - t2+ | / Tと算出することができる。
【0029】
＜劣化の診断＞
図５は、本実施の形態に係る監視装置１００によるモータ３０を搭載した機器の劣化の診断処理の流れの例を示す図である。図５では第１電流センサＣＴ１が電線２１Ｕに、第２電流センサＣＴ２が電線２１Ｖに取り付けられた場合について示す。
図５において、まず、監視装置１００は、電流センサＣＴにより電流を検出する（ステップＳ１０１）。検出された電流はアナログ信号として取得部１１１のＡ／Ｄ変換部１１６により取得される。そして、Ａ／Ｄ変換部１１６がＡ／Ｄ変換により、取得した信号をデジタル化する（ステップＳ１０２）。
図５は、本実施の形態に係る監視装置１００によるモータ３０を搭載した機器の劣化の診断処理の流れの例を示す図である。図５では第１電流センサＣＴ１が電線２１Ｕに、第２電流センサＣＴ２が電線２１Ｖに取り付けられた場合について示す。
図５において、まず、監視装置１００は、電流センサＣＴにより電流を検出する（ステップＳ１０１）。検出された電流はアナログ信号として取得部１１１のＡ／Ｄ変換部１１６により取得される。そして、Ａ／Ｄ変換部１１６がＡ／Ｄ変換により、取得した信号をデジタル化する（ステップＳ１０２）。
【0030】
次に、電流変換部１１７が、Ａ／Ｄ変換部１１６によりデジタル化された信号を電流次元に変換する（ステップＳ１０３）。変換された信号はオフセット補正部１１８に出力される。
オフセット補正部１１８は、取得した２相分の電流のオフセットを補正する（ステップＳ１０４）。オフセット補正部１１８は、例えば電流が流れていないときの検出値を０Ａに合わせることでオフセットを補正する。
オフセット補正部１１８は、取得した２相分の電流のオフセットを補正する（ステップＳ１０４）。オフセット補正部１１８は、例えば電流が流れていないときの検出値を０Ａに合わせることでオフセットを補正する。
【0031】
次に、ゲイン補正部１１９は、取得した２相分の電流のゲインを補正する（ステップＳ１０５）。ゲイン補正部１１９は、例えば取得した２相分の電流のうち一方を補正し、もう一方の電流と振幅を揃えることでゲインを補正する。
【0032】
次に、位相差判定部１２０は、取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。位相差判定部１２０は、例えば取得部１１１から出力された２相分の電流の正負が変わるゼロクロスポイントを算出し、ゼロクロスポイントから位相差を算出する。
【0033】
位相差判定部１２０が、取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいと判定した場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、極性補正部１２１は、取得部１１１から出力された２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する（ステップＳ１０７）。極性補正部１２１は、例えば取得部１１１から出力された２相分の電流のうち１相分の電流に対し－１をかけることにより正負の極性を補正する。
一方、位相差判定部１２０が、取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さくないと判定した場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０８の処理に移る。
一方、位相差判定部１２０が、取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さくないと判定した場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０８の処理に移る。
【0034】
次に、算出部１１３が残り１相分の電流を算出する（ステップＳ１０８）。算出部１１３は、補正部１１２から出力された２相分の電流を用いて残り１相分の電流を算出する。２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられている場合には、算出部１１３は、極性補正部１２１による補正後の２相分の電流から残り１相分の電流を算出することとなる。
【0035】
次に、診断部１１４が、算出部１１３により算出された残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いてモータ３０を備えた機器の劣化を診断する（ステップＳ１０９）。
【0036】
例えば診断部１１４は電流ベクトルを算出し、算出した電流ベクトルに基づいて例えばモータ３０の軸受摩耗の進行度を判定する。電流ベクトルと軸受摩耗の進行度との関係は、例えば、実験やシミュレーションから予め規定される。診断部１１４は、算出した電流ベクトルと、予め規定された電流ベクトルと軸受摩耗の進行度との関係とからモータ３０の軸受摩耗の進行度を判定する。
また、例えば、実験やシミュレーションから機器に異常が生じていると判断可能な電流ベクトルの閾値が予め規定され、出力部１１５が機器に異常が生じているか否かを判定する構成としてもよい。
また、例えば、実験やシミュレーションから機器に異常が生じていると判断可能な電流ベクトルの閾値が予め規定され、出力部１１５が機器に異常が生じているか否かを判定する構成としてもよい。
【0037】
次に、出力部１１５が、モータ３０を備えた機器の劣化に関する情報を出力する（ステップＳ１１０）。機器の劣化に関する情報とは、例えばモータ３０の軸受摩耗の進行度やモータ３０の軸受の摩擦変動の増加度等の劣化の進行度合いを示す情報を含む。
【0038】
なお、本実施の形態においては、オフセット補正部１１８、ゲイン補正部１１９はＡ／Ｄ変換部１１６、電流変換部１１７による変換後の２相分の電流のオフセット、ゲインをそれぞれ補正したが、これに限定されない。例えば、オフセット補正部１１８、ゲイン補正部１１９は、Ａ／Ｄ変換部１１６による変換後の２相分の電流のオフセットおよびゲインを補正する構成としてもよい。
【0039】
また、図５のステップＳ１０６において、位相差判定部１２０は取得部１１１から出力された２相分の電流を合成した合成波の振幅から位相差を判定してもよい。
図６は、取得部１１１から出力された２相分の電流を合成した合成波の波形を示す図であり、（ａ）は２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合の合成波の波形を、（ｂ）は２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合の合成波の波形を示す。図６において、横軸は時間を、縦軸は振幅を示し、横軸は電流周期の半分を１とし、縦軸は取得部１１１から出力された相電流の電流波形の振幅を１としている。
図６は、取得部１１１から出力された２相分の電流を合成した合成波の波形を示す図であり、（ａ）は２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合の合成波の波形を、（ｂ）は２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合の合成波の波形を示す。図６において、横軸は時間を、縦軸は振幅を示し、横軸は電流周期の半分を１とし、縦軸は取得部１１１から出力された相電流の電流波形の振幅を１としている。
【0040】
取得部１１１から出力された２相分の電流の波形は図３（ａ）、（ｂ）に示す通りであり、図６（ａ）は図３（ａ）に示す２相分の電流を合成した合成波の波形を、図６（ｂ）は図３（ｂ）に示す２相分の電流を合成した合成波の波形を示す。
２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合の合成波の振幅は図６（ａ）に示すように取得部１１１から出力された電流の振幅（図３（ａ）参照）と等しい。また、２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合の合成波の振幅は図６（ｂ）に示すように取得部１１１から出力された電流（図３（ｂ）参照）の振幅の√３倍となる。
２つの電流センサＣＴが同一方向に取り付けられた場合の合成波の振幅は図６（ａ）に示すように取得部１１１から出力された電流の振幅（図３（ａ）参照）と等しい。また、２つの電流センサＣＴが互い違いの方向に取り付けられた場合の合成波の振幅は図６（ｂ）に示すように取得部１１１から出力された電流（図３（ｂ）参照）の振幅の√３倍となる。
【0041】
以上から、位相差判定部１２０は、取得部１１１から出力された２相分の電流の合成波の振幅が取得部１１１から出力された電流の振幅よりも大きくなった場合に、２つの電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合よりも位相差が小さいと判定することができる。
【0042】
また、図５のステップＳ１０９において、診断部１１４は、３相分の電流から電線２１を流れる３相電流の逆相電流ベクトルを算出し、算出した逆相電流ベクトルを用いて機器の劣化を診断してもよい。逆相電流ベクトルＩ２は、
と算出することができる。ここで、ａはベクトルオペレータであり、
である。
また、診断部１１４は、算出部１１３により算出された残り１相分の電流のみを用いて機器の劣化を診断してもよい。
また、診断部１１４は、算出部１１３により算出された残り１相分の電流のみを用いて機器の劣化を診断してもよい。
【0043】
＜効果＞
本開示の監視装置１００は、モータ３０を搭載した機器の監視装置１００であって、前記モータ３０は三相交流と接続され、前記三相交流の１相分の電流を取得する、当該三相交流が供給される電線２１を通す方式の電流センサＣＴを２つ備え、２つの前記電流センサＣＴから２相分の電流を取得する取得部１１１と、前記取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの前記電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した当該２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する補正部１１２と、前記補正部１１２による補正後の前記２相分の電流から残り１相分の電流を算出する算出部１１３と、前記算出部１１３により算出された前記残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いて前記機器の劣化に関する情報を出力する出力部１１５と、を備える。この場合、三相交流に接続されるモータ３０を搭載した機器について、２相分の電流を２つの電流センサＣＴにより取得して残り１相分の電流を算出し、算出した残り１相分の電流を用いて機器の劣化を診断する場合に、２相分に対する電流センサＣＴの取り付け方向に関して補正をしないで機器の劣化を診断する場合よりも正確に診断を行うことができる。
また、本開示の監視装置１００は、前記補正部１１２による補正後の前記２相分の電流と、前記算出部１１３により算出された前記残り１相分の電流とを用いて、前記機器の劣化に関する情報を出力する。この場合、１相分の電流から劣化診断を行う場合よりも正確に診断を行うことができる。
ここで、前記取得部１１１は、前記電流センサＣＴから取得した２相分の電流のオフセットをそれぞれ補正するオフセット補正部１１８を備える。この場合、取得した２相分の電流の位相差を正確に算出することができる。
また、前記補正部１１２は、前記取得部１１１から出力された前記２相分の電流の合成波の振幅が、当該取得部１１１から出力された当該電流の振幅よりも大きくなった場合に、当該取得部１１１から出力された当該２相分の電流の位相差が、２つの前記電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいと判定する。この場合、位相差を算出することなく、取得した２相分の電流の位相差が２つの前記電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいか否かを判定することができる。
また、前記取得部１１１は、前記電流センサＣＴから取得した２相分の電流のうち、少なくとも一方のゲインを補正するゲイン補正部１１９を備える。この場合、取得した２相分の電流の合成波を正確に算出することができる。
本開示の監視装置１００は、モータ３０を搭載した機器の監視装置１００であって、前記モータ３０は三相交流と接続され、前記三相交流の１相分の電流を取得する、当該三相交流が供給される電線２１を通す方式の電流センサＣＴを２つ備え、２つの前記電流センサＣＴから２相分の電流を取得する取得部１１１と、前記取得部１１１から出力された２相分の電流の位相差が、２つの前記電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さい場合に、取得した当該２相分の電流のうち１相分の正負の極性を補正する補正部１１２と、前記補正部１１２による補正後の前記２相分の電流から残り１相分の電流を算出する算出部１１３と、前記算出部１１３により算出された前記残り１相分の電流を少なくとも含む情報を用いて前記機器の劣化に関する情報を出力する出力部１１５と、を備える。この場合、三相交流に接続されるモータ３０を搭載した機器について、２相分の電流を２つの電流センサＣＴにより取得して残り１相分の電流を算出し、算出した残り１相分の電流を用いて機器の劣化を診断する場合に、２相分に対する電流センサＣＴの取り付け方向に関して補正をしないで機器の劣化を診断する場合よりも正確に診断を行うことができる。
また、本開示の監視装置１００は、前記補正部１１２による補正後の前記２相分の電流と、前記算出部１１３により算出された前記残り１相分の電流とを用いて、前記機器の劣化に関する情報を出力する。この場合、１相分の電流から劣化診断を行う場合よりも正確に診断を行うことができる。
ここで、前記取得部１１１は、前記電流センサＣＴから取得した２相分の電流のオフセットをそれぞれ補正するオフセット補正部１１８を備える。この場合、取得した２相分の電流の位相差を正確に算出することができる。
また、前記補正部１１２は、前記取得部１１１から出力された前記２相分の電流の合成波の振幅が、当該取得部１１１から出力された当該電流の振幅よりも大きくなった場合に、当該取得部１１１から出力された当該２相分の電流の位相差が、２つの前記電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいと判定する。この場合、位相差を算出することなく、取得した２相分の電流の位相差が２つの前記電流センサＣＴを同一方向に取り付けた場合の位相差よりも小さいか否かを判定することができる。
また、前記取得部１１１は、前記電流センサＣＴから取得した２相分の電流のうち、少なくとも一方のゲインを補正するゲイン補正部１１９を備える。この場合、取得した２相分の電流の合成波を正確に算出することができる。
【0044】
以上、実施の形態について説明したが、本開示の技術的範囲は上記の実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記の実施の形態を２つ以上組み合わせたものや、上記の実施の形態に種々の変更または改良を加えたものも、本開示の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0045】
１０…インバータ装置、２１…電線、３０…モータ、１００…監視装置、１１１…取得部、１１２…補正部、１１３…算出部、１１４…診断部、１１５…出力部、ＣＴ…電流センサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
