特許 7381292 モータ駆動装置および故障検出方法

(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】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】モータ駆動装置および故障検出方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20231108BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20231108BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

H02P29/024

H02P27/06

H02M7/48 M

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019196999

(22)【出願日】2019-10-30

(65)【公開番号】P2021072681

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-08-19

(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】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】松田 涼

(72)【発明者】

【氏名】平山 伸夫

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 拓

【審査官】佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１９２５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８８１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３５９５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部の開閉器を介して供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記交流電力を直流電力に変換する変換器と、
前記変換器の直流側に接続された平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと前記変換器との間に設けられる充電抵抗と、
前記充電抵抗に対して並列に接続される充電スイッチと、
前記平滑コンデンサに蓄積される電荷を用いて、前記モータを駆動するための駆動電力を生成するインバータと、
前記変換器に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサで検出される電流値に基づいて、前記インバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記モータが停止した以降に前記平滑コンデンサに蓄積される前記電荷を放電する場合には、前記開閉器に対して、前記交流電力を供給する供給状態から前記交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力し、前記変換器が有する複数のスイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させるとともに前記充電スイッチを開けることで、前記充電抵抗から前記電荷を放電する閉回路を形成し、その後、前記切替指令の出力後に前記電流値が所定の閾値以上になった場合には前記開閉器が故障していると判定し、
前記オン動作させる期間は、互いに位相が異なる複数の相の前記交流電力のうち、第１の前記相と第２の前記相との前記交流電力の差が所定の範囲内にある期間である、モータ駆動装置。

【請求項2】

外部の開閉器を介して供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記交流電力を直流電力に変換する変換器と、
前記変換器の直流側に接続された平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと前記変換器との間に設けられる充電抵抗と、
前記充電抵抗に対して並列に接続される充電スイッチと、
前記充電抵抗と前記平滑コンデンサとの間に設けられる回生抵抗と、
前記回生抵抗に対して直列に接続される回生用スイッチング素子と、
前記平滑コンデンサに蓄積される電荷を用いて、前記モータを駆動するための駆動電力を生成するインバータと、
前記変換器に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサで検出される電流値に基づいて、前記インバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記モータが停止した以降に前記平滑コンデンサに蓄積される前記電荷を放電する場合には、前記開閉器に対して、前記交流電力を供給する供給状態から前記交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力し、前記回生用スイッチング素子をオン動作させるとともに前記充電スイッチを開けることで、前記回生抵抗から前記電荷を放電する閉回路を形成し、その後、前記切替指令の出力後に前記電流値が所定の閾値以上になった場合には前記開閉器が故障していると判定する、モータ駆動装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のモータ駆動装置であって、
前記開閉器が故障していると前記制御部が判定した場合に、前記開閉器に故障の疑いがあることを報知する報知部を備える、モータ駆動装置。

【請求項4】

外部の開閉器を介して供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ駆動装置が前記開閉器の故障を検出する故障検出方法であって、
前記交流電力を直流電力に変換する変換器に流れる電流を検出する電流センサを用いて、前記変換器の直流側に接続された平滑コンデンサに蓄積される電荷を用いて前記モータを駆動するための駆動電力を生成するインバータを制御する制御ステップと、
前記モータが停止した以降に前記電荷を放電する場合に、前記開閉器に対して、前記交流電力を供給する供給状態から前記交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力する出力ステップと、
前記切替指令の出力後に前記電流センサで検出される電流値が所定の閾値以上になった場合には前記開閉器が故障していると判定する判定ステップと、
前記電荷を放電する場合に、前記変換器が有する複数のスイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させるとともに、前記平滑コンデンサと前記変換器との間に設けられる充電抵抗に対して並列に接続される充電スイッチを開けることで、前記充電抵抗から前記電荷を放電する閉回路を形成する形成ステップと、
互いに位相が異なる複数の相の前記交流電力のうち、第１の前記相と第２の前記相との前記交流電力の差を取得する取得ステップと、
を含み、
前記形成ステップは、前記差が所定の範囲内にあるときに、複数の前記スイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させる、故障検出方法。

【請求項5】

外部の開閉器を介して供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ駆動装置が前記開閉器の故障を検出する故障検出方法であって、
前記交流電力を直流電力に変換する変換器に流れる電流を検出する電流センサを用いて、前記変換器の直流側に接続された平滑コンデンサに蓄積される電荷を用いて前記モータを駆動するための駆動電力を生成するインバータを制御する制御ステップと、
前記モータが停止した以降に前記電荷を放電する場合に、前記開閉器に対して、前記交流電力を供給する供給状態から前記交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力する出力ステップと、
前記切替指令の出力後に前記電流センサで検出される電流値が所定の閾値以上になった場合には前記開閉器が故障していると判定する判定ステップと、
前記電荷を放電する場合には、前記平滑コンデンサと前記変換器との間の充電抵抗と、前記平滑コンデンサとの間に設けられる回生抵抗に対して直列に接続される回生用スイッチング素子をオン動作させるとともに、前記充電抵抗に対して並列に接続される充電スイッチを開けることで、前記回生抵抗から前記電荷を放電する閉回路を形成する形成ステップと、
を含む、故障検出方法。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の故障検出方法であって、
前記開閉器が故障していると前記判定ステップで判定された場合に、前記開閉器に故障の疑いがあることを報知する報知ステップ
を含む、故障検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動装置および故障検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ駆動装置では、モータの起動時の駆動電力を得るための蓄電機能を備えたものがある。下記の特許文献１には、外部の電源から供給される交流電力を直流電力に変換する変換器（交流直流変換部）と、変換器の直流側に接続された平滑コンデンサ（蓄電部）と、変換器と平滑コンデンサとの間に設けられる初期充電部とを備えたモータ駆動装置が開示されている。初期充電部は、変換器と平滑コンデンサとの間の電路を開閉する充電スイッチと、充電スイッチに対して並列に接続された充電抵抗を有している。

【0003】

下記の特許文献１では、モータ駆動終了後の感電を防ぐため、モータ駆動終了後に、平滑コンデンサに蓄積された電荷が放電される場合がある。具体的には、制御部が、モータ駆動装置の外部に設けられる開閉器（電磁接触器）および初期充電部のスイッチを開動作させ、かつ、変換器が有する同一相の各スイッチング素子をオン動作させることで、モータ駆動装置内に閉回路が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１３５９５５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、モータ駆動装置の外部に設けられる開閉器が故障した場合、上記の特許文献１では、開閉器に対して開動作するように制御部が制御したにもかかわらず、開閉器が閉じたままの状態になることがある。この状態では、外部の電源から供給される交流電力が常にモータ駆動装置に供給されるため、例えば変換器が過剰発熱するなどの影響をモータ駆動装置が受けることが懸念される。

【0006】

そこで、本発明は、モータ駆動装置の外部の開閉器の故障を簡易に捉え得るモータ駆動装置および故障検出方法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】

本発明の第１の態様は、
外部の開閉器を介して供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記交流電力を直流電力に変換する変換器と、
前記変換器の直流側に接続された平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに蓄積される電荷を用いて、前記モータを駆動するための駆動電力を生成するインバータと、
前記変換器に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサで検出される電流値に基づいて、前記インバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記モータが停止した以降に前記平滑コンデンサに蓄積される電荷を放電する場合には、前記開閉器に対して、前記交流電力を供給する供給状態から前記交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力し、前記切替指令の出力後に前記電流値が所定の閾値以上になった場合には前記開閉器が故障していると判定する。

【0008】

本発明の第２の態様は、
外部の開閉器を介して供給される交流電力を用いてモータを駆動するモータ駆動装置が前記開閉器の故障を検出する故障検出方法であって、
前記交流電力を直流電力に変換する変換器に流れる電流を検出する電流センサを用いて、前記変換器の直流側に接続された平滑コンデンサに蓄積される電荷を用いて前記モータを駆動するための駆動電力を生成するインバータを制御する制御ステップと、
前記モータが停止した以降に前記電荷を放電する場合に、前記開閉器に対して、前記交流電力を供給する供給状態から前記交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力する出力ステップと、
前記切替指令の出力後に前記電流センサで検出される電流値が所定の閾値以上になった場合には前記開閉器が故障していると判定する判定ステップと、
を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明の態様によれば、既存の電流センサを用いて開閉器の故障を検出することができ、この結果、モータ駆動装置の外部の開閉器の故障を簡易に捉えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態のモータ駆動装置の構成を示す模式図である。

【図2】制御部の制御処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】モータの停止以降に実行される故障検出処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】変形例１のモータ駆動装置の構成を示す模式図である。

【図5】変形例２のモータ駆動装置の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明に関して好適な実施形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

【0012】

〔実施形態〕
図１は、実施形態のモータ駆動装置１０の構成を示す模式図である。モータ駆動装置１０は、電源Ｐから供給される交流電力に基づいて、モータＭを駆動させるものである。電源Ｐは、モータ駆動装置１０の外部に設けられる。なお、電源Ｐは、互いに位相が異なる複数の相の交流電力を供給する多相交流電源であってもよい。本実施形態では、電源Ｐは、多相交流電源であるものとする。モータ駆動装置１０は、コンバータ１２、平滑コンデンサ１４、インバータ１６、初期充電部１８、電流センサ２０、制御部２２および報知部２４を有する。

【0013】

コンバータ１２は、電源Ｐから供給される交流電力を直流電力に変換する変換器である。コンバータ１２は、複数のスイッチング素子を有するスイッチング式の変換器であってもよく、スイッチング素子を有しないダイオード式の変換器であってもよい。本実施形態では、コンバータ１２は、複数のスイッチング素子を有するスイッチング式の変換器であるものとする。なお、本実施形態では、電源Ｐが多相交流電源であるため、コンバータ１２は、複数の相の各々に対応する複数のスイッチング素子を有する。

【0014】

図１に示す例では、コンバータ１２は、３つの相の各々に対応する複数のスイッチング素子を有する。また、図１に示す例では、１つの相に対応する複数のスイッチング素子は、上アームに設けられるスイッチング素子と、下アームに設けられるスイッチング素子との少なくとも２つを含む。なお、スイッチング素子として、例えば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、または、サイリスタなどが挙げられる。

【0015】

平滑コンデンサ１４は、コンバータ１２で変換された直流電圧を平滑化するものである。平滑コンデンサ１４は、コンバータ１２の直流側に設けられる。平滑コンデンサ１４が充電されることで、平滑コンデンサ１４には電荷が蓄積される。

【0016】

インバータ１６は、平滑コンデンサ１４に蓄積された電荷を用いて、モータＭを駆動するための駆動電力を生成するものである。インバータ１６は、複数のスイッチング素子を有する。本実施形態では、電源Ｐが多相交流電源であるため、インバータ１６は、複数の相の各々に対応する複数のスイッチング素子を有する。

【0017】

図１に示す例では、インバータ１６は、３つの相の各々に対応する複数のスイッチング素子を有する。また、図１に示す例では、１つの相に対応する複数のスイッチング素子は、上アームに設けられるスイッチング素子と、下アームに設けられるスイッチング素子との少なくとも２つを含む。

【0018】

初期充電部１８は、交流電力の投入が開始されてから、モータＭの駆動が開始される前までの初期充電期間に用いられるものである。初期充電部１８は、充電抵抗２６および充電スイッチ２８を有する。

【0019】

充電抵抗２６は、初期充電期間に電流（直流電流）が流される抵抗であり、平滑コンデンサ１４とコンバータ１２との間に設けられる。充電スイッチ２８は、充電抵抗２６に対して並列に接続されるスイッチであり、初期充電期間に開けられ、モータＭが駆動しているときに閉じられる。

【0020】

電流センサ２０は、コンバータ１２に流れる電流（交流電流）を検出するものである。電流センサ２０は、モータ駆動装置１０の内部におけるコンバータ１２よりも電源Ｐ側に設けられる。本実施形態では、電源Ｐが多相交流電源であるため、複数の電流センサ２０が設けられる。複数の電流センサ２０は、複数の相のすべてに対して１つずつ設けられていてもよく、複数の相の一部に対して１つずつ設けられていてもよい。なお、複数の相の一部に対して１つずつ複数の電流センサ２０が設けられる場合、電流センサ２０が設けられない相の電流値は、当該電流センサ２０を用いて計算される。例えば、電源Ｐが三相交流電源である場合、２つの相の各々に対して１つずつ電流センサ２０が設けられ、電流センサ２０が設けられない残りの相の電流値は、２つの相の各々に対する電流センサ２０で検出される電流値から計算される。

【0021】

制御部２２は、インバータ１６の複数のスイッチング素子、初期充電部１８の充電スイッチ２８、および、モータ駆動装置１０の外部に設けられる開閉器３０を制御するものである。本実施形態では、コンバータ１２が複数のスイッチング素子を有するため、制御部２２は、コンバータ１２の複数のスイッチング素子についても制御する。なお、コンバータ１２が複数のスイッチング素子を有しない場合、制御部２２は、コンバータ１２を制御しなくてもよい。

【0022】

開閉器３０は、モータ駆動装置１０の外部の制御盤などに設置されており、電源Ｐからの交流電力を供給する供給状態、および、交流電力の供給を遮断する遮断状態のいずれかに切り替わるものである。本実施形態では、電源Ｐが多相交流電源であるため、複数の相の各々に対応する電路により電源Ｐとコンバータ１２とが結線され、当該電路の各々に開閉器３０が設けられる。なお、開閉器３０は、電磁力を用いて、供給状態および遮断状態のいずれかに切り替わる電磁開閉器であってもよい。また、開閉器３０と電源Ｐとの間の電路に、ブレーカやヒューズなどの保護素子３２が設けられていてもよい。

【0023】

制御部２２は、交流電力の投入を開始する開始指令を受けると、開閉器３０に対して遮断状態から供給状態への切替指令を出力する。この切替指令に応じて複数の開閉器３０の各々は遮断状態から供給状態に切り替わる。この結果、電源Ｐから供給される複数の相の交流電力の各々は、対応する相の開閉器３０を通じて、モータ駆動装置１０の内部におけるコンバータ１２に供給される。

【0024】

制御部２２は、交流電力を投入する電力投入指令を受けてから、モータＭが停止するまでの電力投入期間に、必要に応じて複数のスイッチング素子を制御（スイッチング制御）する。

【0025】

制御部２２は、コンバータ１２の複数のスイッチング素子を制御する場合、複数の電流センサ２０の各々で検出される電流値などに基づいて、複数の相の各々に対応するＰＷＭ信号を生成する。この場合、制御部２２は、生成したＰＷＭ信号にしたがって複数のスイッチング素子をオン動作またはオフ動作させることで、コンバータ１２に対して交流電力を直流電力に変換させる。

【0026】

制御部２２は、インバータ１６の複数のスイッチング素子を制御する場合、複数の電流センサ２０の各々で検出される電流値などに基づいて、複数の相の各々に対応するＰＷＭ信号を生成する。この場合、制御部２２は、生成したＰＷＭ信号にしたがって複数のスイッチング素子をオン動作またはオフ動作させることで、インバータ１６に対してモータＭを駆動するための駆動電力を生成させる。

【0027】

制御部２２は、交流電力の投入が開始されてから、モータＭの駆動が開始される前までの初期充電期間に、充電スイッチ２８を制御して充電スイッチ２８を開ける。例えば、制御部２２は、交流電力を投入する電力投入指令を受けてから、充電用として予め設定された設定時間を経過するまで、充電スイッチ２８を開けてもよい。また、制御部２２は、交流電力を投入する電力投入指令を受けてから、平滑コンデンサ１４の電圧を検出する不図示の電圧センサで検出される電圧値が所定の電圧閾値以上になるまで、充電スイッチ２８を開けてもよい。

【0028】

充電スイッチ２８が開けられた初期充電期間中、初期充電部１８では、コンバータ１２から出力された直流電流は充電抵抗２６を通じて平滑コンデンサ１４に流れ込み、平滑コンデンサ１４が充電される。これにより、電力投入開始時に平滑コンデンサ１４に流れる突入電流を抑制できる。

【0029】

制御部２２は、初期充電期間後の電力投入期間には、充電スイッチ２８を制御して充電スイッチ２８を閉じる。例えば、制御部２２は、充電用として予め設定された設定時間を経過してから、外部コントローラなどから充電スイッチ２８のオフ指令を受けるまで、充電スイッチ２８を閉じてもよい。また、制御部２２は、不図示の電圧センサで検出される電圧値が所定の電圧閾値以上になってから、外部コントローラなどから充電スイッチ２８のオフ指令を受けるまで、充電スイッチ２８を閉じてもよい。

【0030】

充電スイッチ２８が閉じられた初期充電期間後の電力投入期間中、初期充電部１８では、コンバータ１２から出力された直流電流は、充電抵抗２６を通らずに、充電スイッチ２８を通る。

【0031】

制御部２２は、モータＭが停止した以降に、平滑コンデンサ１４に蓄積される電荷を放電する場合、開閉器３０に対して供給状態から遮断状態への切替指令を出力する。この切替指令に応じて開閉器３０は供給状態から遮断状態に切り替わり、電源Ｐからモータ駆動装置１０に交流電力が供給されなくなる。なお、モータＭの停止は、非常停止を含む。

【0032】

制御部２２は、モータＭが停止した以降に、平滑コンデンサ１４に蓄積される電荷を放電する場合、開閉器３０に対して切替指令を出力した後、平滑コンデンサ１４に蓄積された電荷を充電抵抗２６から放電する閉回路を形成する。制御部２２は、具体的には、コンバータ１２の複数のスイッチング素子をオン動作させるとともに充電スイッチ２８を開けることで、平滑コンデンサ１４に蓄積された電荷を充電抵抗２６から放電する閉回路を形成する。これにより、既存の充電抵抗２６を用いて、平滑コンデンサ１４に蓄積される電荷を放電させることができる。なお、制御部２２がオン動作させるスイッチング素子は、コンバータ１２が有するすべてのスイッチング素子であってもよく、複数の相のうちの１つの相に対応するスイッチング素子であってもよい。

【0033】

制御部２２は、モータＭが停止した以降に、平滑コンデンサ１４に蓄積される電荷を放電する場合、複数の電流センサ２０で検出される電流値を監視する。ここで、複数の電流センサ２０で検出される電流値の少なくとも１つ以上が所定の閾値以上になった場合、制御部２２は、開閉器３０が故障していると判定する。これにより、既存の電流センサ２０を用いて、モータ駆動装置１０の外部の開閉器３０の故障を簡易に捉えることができる。

【0034】

制御部２２は、開閉器３０が故障していると判定した場合には報知指令を生成し、生成した報知指令を報知部２４に出力する。なお、制御部２２は、報知部２４に報知指令を出力するとともに、電源Ｐを停止させてもよい。

【0035】

報知部２４は、開閉器３０に故障の疑いがあることを報知するものである。報知部２４は、報知指令を受けると、開閉器３０に故障の疑いがあることを報知する。つまり、報知部２４は、開閉器３０が故障していると制御部２２が判定した場合に、開閉器３０に故障の疑いがあることを報知する。

【0036】

表示部、スピーカおよび発光部の少なくとも１つがモータ駆動装置１０に備えられている場合、報知部２４は、表示部、スピーカおよび発光部の少なくとも１つを用いて、開閉器３０に故障の疑いがあることを報知してもよい。また、表示部、スピーカおよび発光部の少なくとも１つを備えた外部装置がモータ駆動装置１０に接続される場合、報知部２４は、外部装置に作動信号を送信することで、開閉器３０に故障の疑いがあることを報知してもよい。

【0037】

次に、モータＭを駆動制御する制御部２２の制御処理を説明する。図２は、制御部２２の制御処理の流れを示すフローチャートである。

【0038】

ステップＳ１において、制御部２２は、交流電力を投入する電力投入指令を受けるまで待機する。この待機状態では、モータ駆動装置１０の内部の充電スイッチ２８は開いた状態であり、モータ駆動装置１０の外部の開閉器３０は遮断状態である。ここで、制御部２２は、モータ駆動装置１０の外部から電力投入指令を受けると、ステップＳ２に移行する。

【0039】

ステップＳ２において、制御部２２は、開閉器３０に対して遮断状態から供給状態への切替指令を出力し、コンバータ１２の複数のスイッチング素子に対するスイッチング制御を開始した後、ステップＳ３に移行する。なお、コンバータ１２が複数のスイッチング素子を有しない場合、制御部２２は、開閉器３０に対して遮断状態から供給状態への切替指令を出力した後、ステップＳ３に移行する。

【0040】

ステップＳ３において、制御部２２は、初期充電期間を経過したか否かを判定する。ここで、例えば、電力投入指令を受けてから、充電用として予め設定された設定時間を経過した場合、あるいは、平滑コンデンサ１４の電圧値が所定の閾値以上になった場合、制御部２２は、初期充電期間を経過したと判定する。制御部２２は、初期充電期間を経過したと判定すると、ステップＳ４に移行する。

【0041】

ステップＳ４において、制御部２２は、充電スイッチ２８を閉じるとともに、インバータ１６の複数のスイッチング素子に対するスイッチング制御を開始した後、ステップＳ５に移行する。

【0042】

ステップＳ５において、制御部２２は、モータＭが停止するまで待機する。このとき、制御部２２は、コンバータ１２およびインバータ１６の少なくとも一方の複数のスイッチング素子に対するスイッチング制御を一時的に中断してもよい。ここで、例えば、モータ駆動装置１０の外部からモータ停止指令を受けた場合、あるいは、モータＭが非常停止したことを示すアラーム信号を受けた場合、制御部２２は、ステップＳ６に移行する。

【0043】

ステップＳ６において、制御部２２は、コンバータ１２およびインバータ１６の複数のスイッチング素子に対するスイッチング制御を終了する。制御部２２がスイッチング制御を終了すると、制御処理は終了する。

【0044】

次に、モータ駆動装置１０の故障検出方法に関し、モータ駆動装置１０の故障検出処理について説明する。図３は、モータＭの停止以降に実行される故障検出処理の流れを示すフローチャートである。

【0045】

ステップＳ１１において、制御部２２は、平滑コンデンサ１４に蓄積される電荷を放電する放電指令を受けるまで待機する。ここで、モータ駆動装置１０の外部における外部コントローラなどから放電指令を受けると、故障検出処理はステップＳ１２に移行する。

【0046】

ステップＳ１２において、制御部２２は、開閉器３０の各々に対して供給状態から遮断状態への切替指令を出力する。制御部２２が切替指令を出力すると、故障検出処理はステップＳ１３に移行する。

【0047】

ステップＳ１３において、制御部２２は、コンバータ１２の複数のスイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させ続けるとともに充電スイッチ２８を開けることで、平滑コンデンサ１４に蓄積された電荷を充電抵抗２６から放電する閉回路を形成する。制御部２２が閉回路を形成すると、故障検出処理はステップＳ１４に移行する。

【0048】

ステップＳ１４において、制御部２２は、複数の電流センサ２０で検出される電流値に基づいて、複数の開閉器３０の少なくとも１つが故障したか否かを判定する。ここで、複数の電流センサ２０で検出される電流値のすべてが所定の閾値未満である場合、制御部２２は、開閉器３０が故障していないと判定する。この場合、故障検出処理はステップＳ１４に留まる。これに対して、複数の電流センサ２０で検出される電流値の少なくとも１つが閾値以上になった場合、制御部２２は、開閉器３０が故障していると判定する。この場合、故障検出処理はステップＳ１５に移行する。

【0049】

ステップＳ１５において、報知部２４は、開閉器３０に故障の疑いがあることを報知する。その後、故障検出処理は終了する。

【0050】

〔変形例〕
上記の実施形態は、以下のように変形してもよい。

【0051】

（変形例１）
図４は、変形例１のモータ駆動装置１０の構成を示す模式図である。図４では、上記の実施形態において説明した構成と同等の構成に対して同一の符号が付されている。なお、本変形例では、上記の実施形態と重複する説明は省略する。

【0052】

変形例１のモータ駆動装置１０では、回生抵抗３４と、回生用スイッチング素子３６とがさらに設けられる。

【0053】

回生抵抗３４は、モータＭで生じるエネルギーを熱として放出するための抵抗である。回生抵抗３４は、コンバータ１２と平滑コンデンサ１４との間に設けられ、より具体的には、初期充電部１８と平滑コンデンサ１４との間に設けられる。回生用スイッチング素子３６は、回生抵抗３４に対して直列に接続されるスイッチング素子である。回生用スイッチング素子３６は、制御部２２により制御される。

【0054】

制御部２２は、本変形例では、図３に示したステップＳ１３において、上記の実施形態と異なる手法で閉回路を形成する。

【0055】

すなわち、制御部２２は、上記の実施形態では、コンバータ１２の複数のスイッチング素子をオン動作させるとともに充電スイッチ２８を開けることで、平滑コンデンサ１４に蓄積された電荷を充電抵抗２６から放電する閉回路を形成していた。

【0056】

これに対し、制御部２２は、本変形例では、回生用スイッチング素子３６をオン動作させるとともに充電スイッチ２８を開けることで、平滑コンデンサ１４に蓄積された電荷を回生抵抗３４から放電する閉回路を形成する。これにより、既存の回生抵抗３４を用いて、平滑コンデンサ１４に蓄積される電荷を放電させることができる。

【0057】

（変形例２）
上記の実施形態では、制御部２２は、開閉器３０に対して供給状態から遮断状態への切替指令を出力した後に、平滑コンデンサ１４に蓄積された電荷を充電抵抗２６から放電する閉回路を形成する。

【0058】

ここで、複数の開閉器３０の少なくとも１つが故障し、故障した開閉器３０が供給状態から遮断状態への切替指令を受けても遮断状態に切り替わらなかった場合、故障した開閉器３０からコンバータ１２に交流電流が流れる。したがって、閉回路を形成するためにコンバータ１２のスイッチング素子をオン動作させると、当該スイッチング素子に対する負荷が大きくなる。コンバータ１２に流れる交流電流は、例えば、Ｒ相の交流電圧とＳ相の交流電圧との位相が交差するときに最も低く、交差した位相のズレが大きくなるほど高くなる。つまり、電源Ｐから供給される複数の交流電力のうち、第１の相と第２の相との交流電力の差が小さいほど、コンバータ１２のスイッチング素子に対する負荷が小さくなる。

【0059】

そこで、本変形例では、図５に示すように、第１の相と第２の相との交流電力の差を取得する取得部３８が設けられる。取得部３８の処理は、図３に示したステップＳ１２とステップＳ１３との間に設けられる。すなわち、故障検出処理は、ステップＳ１３に移行する前に取得ステップに移行する。取得ステップにおいて、取得部３８は、第１の相と第２の相との交流電力の差を取得し始める。

【0060】

取得部３８は、複数の電流センサ２０（図１）の各々で検出された電流値に基づいて、第１の相と第２の相との間の交流電圧を計算することで、第１の相と第２の相との交流電力の差を取得してもよい。また、取得部３８は、第１の相と第２の相との間の交流電圧を検出する電圧センサから電圧値を得ることで、第１の相と第２の相との交流電力の差を取得してもよい。

【0061】

取得部３８が第１の相と第２の相との交流電力の差を取得し始めると、故障検出処理はステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３において、制御部２２は、取得部３８が取得した差が所定の範囲内にあるときに、コンバータ１２のスイッチング素子をオン動作させることで、閉回路を形成するためにスイッチング素子をオン動作する期間を制限する。なお、制御部２２がオン動作させるスイッチング素子は、上記のように、コンバータ１２が有するすべてのスイッチング素子であってもよく、複数の相のうちの１つの相に対応するスイッチング素子であってもよい。

【0062】

このように本変形例では、モータＭが停止した場合に、コンバータ１２のスイッチング素子をオン動作する期間が制限されることで、開閉器３０の故障に起因するコンバータ１２のスイッチング素子の負荷を抑制することができる。

【0063】

〔発明〕
上記実施形態および変形例から把握し得る発明として、以下に、第１の発明および第２の発明を記載する。

【0064】

（第１の発明）
第１の発明は、外部の開閉器（３０）を介して供給される交流電力を用いてモータ（Ｍ）を駆動するモータ駆動装置（１０）である。モータ駆動装置（１０）は、交流電力を直流電力に変換する変換器（１２）と、変換器（１２）の直流側に接続された平滑コンデンサ（１４）と、平滑コンデンサ（１４）に蓄積される電荷を用いて、モータ（Ｍ）を駆動するための駆動電力を生成するインバータ（１６）と、変換器（１２）に流れる電流を検出する電流センサ（２０）と、電流センサ（２０）で検出される電流値に基づいて、インバータ（１６）を制御する制御部（２２）と、を備える。制御部（２２）は、モータ（Ｍ）が停止した以降に平滑コンデンサ（１４）に蓄積される電荷を放電する場合には、開閉器（３０）に対して、交流電力を供給する供給状態から交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力し、切替指令の出力後に電流値が所定の閾値以上になった場合には開閉器（３０）が故障していると判定する。

【0065】

これにより、既存の電流センサ（２０）を用いて開閉器（３０）の故障を検出することができ、この結果、モータ駆動装置（１０）の外部の開閉器（３０）の故障を簡易に捉えることができる。

【0066】

モータ駆動装置（１０）は、平滑コンデンサ（１４）と変換器（１２）との間に設けられる充電抵抗（２６）と、充電抵抗（２６）に対して並列に接続される充電スイッチ（２８）と、を備え、制御部（２２）は、電荷を放電する場合には、変換器（１２）が有する複数のスイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させるとともに充電スイッチ（２８）を開けることで、充電抵抗（２６）から電荷を放電する閉回路を形成してもよい。これにより、既存の充電抵抗（２６）を用いて、平滑コンデンサ（１４）に蓄積される電荷を放電させることができる。

【0067】

モータ駆動装置（１０）は、互いに位相が異なる複数の相の交流電力のうち、第１の相と第２の相との交流電力の差を取得する取得部（３８）を備え、制御部（２２）は、差が所定の範囲内にあるときに、複数のスイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させてもよい。これにより、開閉器（３０）の故障に起因するコンバータ（１２）のスイッチング素子の負荷を抑制することができる。

【0068】

モータ駆動装置（１０）は、平滑コンデンサ（１４）と変換器（１２）との間に設けられる充電抵抗（２６）と、充電抵抗（２６）に対して並列に接続される充電スイッチ（２８）と、充電抵抗（２６）と平滑コンデンサ（１４）との間に設けられる回生抵抗（３４）と、回生抵抗（３４）に対して直列に接続される回生用スイッチング素子（３６）と、を備え、制御部（２２）は、電荷を放電する場合には、回生用スイッチング素子（３６）をオン動作させるとともに充電スイッチ（２８）を開けることで、回生抵抗（３４）から電荷を放電する閉回路を形成してもよい。これにより、既存の回生抵抗（３４）を用いて、平滑コンデンサ（１４）に蓄積される電荷を放電させることができる。

【0069】

モータ駆動装置（１０）は、開閉器（３０）が故障していると制御部（２２）が判定した場合に、開閉器（３０）に故障の疑いがあることを報知する報知部（２４）を備えてもよい。これにより、開閉器（３０）の点検をオペレータに促すことができる。

【0070】

（第２の発明）
第２の発明は、外部の開閉器（３０）を介して供給される交流電力を用いてモータ（Ｍ）を駆動するモータ駆動装置（１０）が開閉器（３０）の故障を検出する故障検出方法である。故障検出方法は、交流電力を直流電力に変換する変換器（１２）に流れる電流を検出する電流センサ（２０）を用いて、変換器（１２）の直流側に接続された平滑コンデンサ（１４）に蓄積される電荷を用いてモータ（Ｍ）を駆動するための駆動電力を生成するインバータ（１６）を制御する制御ステップ（Ｓ４）と、モータ（Ｍ）が停止した以降に電荷を放電する場合に、開閉器（３０）に対して、交流電力を供給する供給状態から交流電力の供給を遮断する遮断状態への切替指令を出力する出力ステップ（Ｓ１２）と、切替指令の出力後に電流センサ（２０）で検出される電流値が所定の閾値以上になった場合には開閉器（３０）が故障していると判定する判定ステップ（Ｓ１４）と、を含む。

【0071】

これにより、既存の電流センサ（２０）を用いて開閉器（３０）の故障を検出することができ、この結果、モータ駆動装置（１０）の外部の開閉器（３０）の故障を簡易に捉えることができる。

【0072】

故障検出方法は、電荷を放電する場合に、変換器（１２）が有する複数のスイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させるとともに、平滑コンデンサ（１４）と変換器（１２）との間に設けられる充電抵抗（２６）に対して並列に接続される充電スイッチ（２８）を開けることで、充電抵抗（２６）から電荷を放電する閉回路を形成する形成ステップ（Ｓ１３）を含んでもよい。これにより、既存の充電抵抗（２６）を用いて、平滑コンデンサ（１４）に蓄積される電荷を放電させることができる。

【0073】

故障検出方法は、互いに位相が異なる複数の相の交流電力のうち、第１の相と第２の相との交流電力の差を取得する取得ステップを含み、形成ステップ（Ｓ１３）は、当該差が所定の範囲内にあるときに、複数のスイッチング素子の少なくとも一部をオン動作させてもよい。これにより、開閉器（３０）の故障に起因するコンバータ（１２）のスイッチング素子の負荷を抑制することができる。

【0074】

故障検出方法は、電荷を放電する場合に、平滑コンデンサ（１４）と、平滑コンデンサ（１４）と変換器（１２）との間の充電抵抗（２６）との間に設けられる回生抵抗（３４）に対して直列に接続される回生用スイッチング素子（３６）をオン動作させるとともに、充電抵抗（２６）に対して並列に接続される充電スイッチ（２８）を開けることで、回生抵抗（３４）から電荷を放電する閉回路を形成する形成ステップ（Ｓ１３）を含んでもよい。これにより、既存の回生抵抗（３４）を用いて、平滑コンデンサ（１４）に蓄積される電荷を放電させることができる。

【0075】

故障検出方法は、開閉器（３０）が故障していると判定ステップ（Ｓ１４）で判定された場合に、開閉器（３０）に故障の疑いがあることを報知する報知ステップ（Ｓ１５）を含んでもよい。これにより、開閉器（３０）の点検をオペレータに促すことができる。

【符号の説明】

【0076】

１０…モータ駆動装置 １２…コンバータ（変換器）
１４…平滑コンデンサ １６…インバータ
１８…初期充電部 ２０…電流センサ
２２…制御部 ２４…報知部
２６…充電抵抗 ２８…充電スイッチ
３０…開閉器 ３２…保護素子
３４…回生抵抗 ３６…回生用スイッチング素子
３８…取得部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】