特許 7448734 予備充電スイッチの故障判定を行うモータ駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】予備充電スイッチの故障判定を行うモータ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/024 20160101AFI20240305BHJP

【ＦＩ】

H02P29/024

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023571769

(86)(22)【出願日】2023-08-23

(86)【国際出願番号】 JP2023030323

【審査請求日】2023-11-17

【早期審査対象出願】

(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】佐藤 諒典

(72)【発明者】

【氏名】於保 勇作

【審査官】佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２２／２１９８２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－００５３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／２０８８８５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ４／００

Ｈ０２Ｐ ２１／００－２５／０３

Ｈ０２Ｐ ２５／０４

Ｈ０２Ｐ ２５／０８－３１／００

Ｈ０２Ｍ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源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の直流出力側であるＤＣリンクに設けられたコンデンサの予備充電期間中における突入電流を抑制する予備充電抵抗と、
前記予備充電抵抗に対して並列接続された予備充電スイッチであって、前記予備充電期間中は開動作が指令され、前記予備充電期間以外の期間であるモータ駆動期間中は閉動作が指令される予備充電スイッチと、
入力された電圧の値を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部に入力される電圧を、前記予備充電抵抗の電圧である第１の電圧と前記予備充電抵抗の電圧以外の電圧である第２の電圧との間で選択的に切り替える入力切替え部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の値に基づいて、前記予備充電スイッチの故障の有無を判定する故障判定部と、
を備える、モータ駆動装置。

【請求項2】

前記故障判定部は、前記モータ駆動期間中において、前記入力切替え部により第１の電圧が前記電圧検出部に入力されているときに前記電圧検出部により検出された電圧の値が、所定の閾値より高い場合、前記予備充電スイッチに故障が発生したと判定する、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記第２の電圧は、前記ＤＣリンクの正側電位と負側電位との電位差であるＤＣリンク電圧である、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。

【請求項4】

前記予備充電抵抗に並列接続された第１の分圧回路であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第１の分圧抵抗を有する第１の分圧回路と、
前記ＤＣリンクの前記正側電位と前記負側電位との間に接続された第２の分圧回路であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗を有する第２の分圧回路と、
を備え、
前記入力切替え部は、前記電圧検出部の入力端子の接続先を、前記第１の分圧抵抗同士の接続点のうちの１つと前記第２の分圧抵抗同士の接続点のうちの１つとの間で選択的に切り替える、請求項３に記載のモータ駆動装置。

【請求項5】

前記第２の電圧は、前記ＤＣリンクの正側電位及び負側電位のうちの１つと接地電位との電位差である対地間電圧である、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。

【請求項6】

駆動するモータの絶縁状態を検出する絶縁状態検出部と、
前記交流電源と前記コンバータとの間の電路を開閉する開閉部と、
を備え、
前記絶縁状態検出部により前記モータの絶縁状態を検出する処理を実行している期間中は、前記開閉部は前記交流電源と前記コンバータとの間の電路を開状態に設定し、前記入力切替え部は前記電圧検出部に入力される電圧を前記第２の電圧に設定し、
前記モータ駆動期間中及び前記予備充電期間中は、前記開閉部は前記交流電源と前記コンバータとの間の電路を閉状態に設定し、前記入力切替え部は前記電圧検出部に入力される電圧を前記第１の電圧に設定する、請求項５に記載のモータ駆動装置。

【請求項7】

前記故障判定部は、前記予備充電期間中は、前記予備充電スイッチの故障の有無を判定する処理を停止する、請求項６に記載のモータ駆動装置。

【請求項8】

前記予備充電抵抗に並列接続された第１の分圧回路であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第１の分圧抵抗を有する第１の分圧回路と、
前記ＤＣリンクの前記正側電位及び前記負側電位のうちの１つと前記接地電位との間に接続された第２の分圧回路であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗を有する第２の分圧回路と、
を備え、
前記入力切替え部は、前記電圧検出部の入力端子の接続先を、前記第１の分圧抵抗同士の接続点のうちの１つと前記第２の分圧抵抗同士の接続点のうちの１つとの間で選択的に切り替える、請求項７に記載のモータ駆動装置。

【請求項9】

前記予備充電抵抗に並列接続された第１の分圧回路であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第１の分圧抵抗を有する第１の分圧回路と、
前記ＤＣリンクの前記正側電位及び前記負側電位のうちの１つと前記接地電位との間に接続された第２の分圧回路であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗を有する第２の分圧回路と、
を備え、
前記入力切替え部は、前記第２の分圧抵抗同士を結ぶ電路を開閉する対地間電圧検出用スイッチを有する、請求項７に記載のモータ駆動装置。

【請求項10】

前記故障判定部が前記予備充電スイッチに故障が発生したと判定した場合にアラームを出力するアラーム出力部を備える、請求項２に記載のモータ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、予備充電スイッチの故障判定を行うモータ駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

交流モータを駆動するモータ駆動装置には、コンバータ及びインバータが設けられる。コンバータは交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する。インバータはこの直流電力をモータの駆動ための交流電力に変換して出力する。

【0003】

コンバータの直流出力側とインバータの直流入力側との間には、コンバータの直流出力の脈動分を抑える機能及び直流電力を蓄積する機能を有するコンデンサが設けられる。コンデンサは、モータ駆動装置の電源投入後からモータの駆動開始前（すなわちインバータによる電力変換動作開始前）までの間に所定の大きさの電圧に充電しておく必要がある。この充電は、「予備充電」または「初期充電」とも称される。

【0004】

予備充電はコンデンサにエネルギーが十分に蓄積されていない状態から開始されるので、モータ駆動装置の電源投入直後に交流電源からコンバータを介してコンデンサへ向けて大きな突入電流が流れる。このため、モータ駆動装置には、予備充電期間中の突入電流を抑制するための予備充電回路が設けられる。予備充電回路は、「初期充電回路」または「突入電流抑制回路」とも称される。

【0005】

一般に、予備充電回路は、突入電流を抑制する予備充電抵抗と、予備充電抵抗と並列接続された予備充電スイッチとを有する。予備充電中は、スイッチを開状態にして予備充電抵抗によって突入電流を抑制し、予備充電完了後のモータ駆動期間中は、予備充電スイッチを閉状態にして予備充電抵抗をバイパスさせる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－１１６４３２号公報

【文献】特開平０３－２３９１６３号公報

【文献】再公表ＷＯ２０１３／０１８４１１号公報

【文献】特開２００５－２０１６６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

モータ駆動期間中は、予備充電スイッチが正常に閉動作しているのであれば、コンバータからインバータへ流れる電流は、予備充電スイッチを介して流れる。しかしながら、予備充電スイッチ自体やその制御回路に異常が発生して予備充電スイッチがオープン故障すると、モータ駆動期間中であってもコンバータからインバータへ流れる電流は予備充電抵抗を介して流れ、予備充電抵抗が過熱して発火や破損が発生するおそれがある。したがって、予備充電回路に対する過熱保護を確実に実行できるようにする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の直流出力側であるＤＣリンクに設けられたコンデンサの予備充電期間中における突入電流を抑制する予備充電抵抗と、予備充電抵抗に対して並列接続された予備充電スイッチであって、予備充電期間中は開動作が指令され、予備充電期間以外の期間であるモータ駆動期間中は閉動作が指令される予備充電スイッチと、入力された電圧の値を検出する電圧検出部と、電圧検出部に入力される電圧を、予備充電抵抗の電圧である第１の電圧と予備充電抵抗の電圧以外の電圧である第２の電圧との間で選択的に切り替える入力切替え部と、電圧検出部により検出された電圧の値に基づいて、予備充電スイッチの故障の有無を判定する故障判定部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【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の実施形態においてモータ駆動期間中に電圧検出部により検出された電圧の波形を例示する図である。

【図3】本開示の第１の実施形態及びその変形例によるモータ駆動装置の動作フローを示すフローチャートである。

【図4】本開示の第１の実施形態の変形例によるモータ駆動装置を示す図である。

【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及び第３の実施形態においてモータ駆動期間中及び非常停止期間中に電圧検出部により検出された電圧の波形を例示する図である。

【図7】本開示の第２及び第３の実施形態並びにこれらの変形例によるモータ駆動装置の動作フローを示すフローチャートである。

【図8】本開示の第２の実施形態の変形例によるモータ駆動装置を示す図である。

【図9】本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。

【図10】本開示の第３の実施形態の変形例によるモータ駆動装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態の予備充電スイッチの故障判定を行うモータ駆動装置を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は、省略する場合がある。理解を容易にするために、図面は縮尺を適宜変更している。

【0011】

以下の説明では、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータは、「整流装置」、「整流回路」、「整流器」、「順変換器」とも称される。直流電力を交流電力に変換して出力するインバータは、「逆変換器」とも称される。「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」、「直流母線」または「直流中間回路」とも称される。予備充電回路は、「初期充電回路」または「突入電流抑制回路」とも称される。予備充電スイッチの「オープン故障」とは、予備充電スイッチに対して閉動作を指令したにもかかわらずスイッチが閉動作せずに開状態のままにある異常をいう。「予備充電期間」とは、コンデンサに対する予備充電を実行している期間をいう。「モータ駆動期間」とは、モータ駆動装置によりモータを駆動している期間をいう。「非常停止期間」とは、非常停止指令によりモータ駆動装置が非常停止している期間をいう。「予備充電抵抗の電圧」とは、予備充電抵抗の両端の電位差、または予備充電抵抗の両端の電位差を分圧抵抗により分圧して得られた電圧をいう。「ＤＣリンク電圧」とは、ＤＣリンクの正側電力線における正側電位と負側電力線における負側電位との電位差、またはＤＣリンクの正側電力線における正側電位と負側電力線における負側電位との電位差を分圧抵抗により分圧して得られた電圧をいう。

【0012】

＜本開示の第１の実施形態＞
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】

本開示の第１の実施形態並びに後述する第２及び第３の実施形態では、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、交流のモータ３を駆動する場合について示す。交流電源２及びモータ３の相数は各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。ここでは、一例として、交流電源２及びモータ３をそれぞれ三相としている。また、モータ３の個数は実施形態を特に限定するものではなく、複数個であってもよいが、ここでは、一例として、モータ３を１個としている。モータ３が設けられる機械には、例えば工作機械、及びロボットなどが含まれる。

【0014】

図１に示すように、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置１は、コンバータ１０１と、インバータ１０２と、コンデンサ１０３と、モータ制御部１０４と、予備充電回路１０と、電圧検出部１３と、入力切替え部１４と、故障判定部１５と、開閉部１７と、第１の分圧回路１８と、第２の分圧回路１９と、アラーム出力部２０と、開閉制御部２４と、スイッチ制御部３１と、入力切替え制御部３２と、コンバータ制御部３３とを備える。

【0015】

開閉部１７は、コンバータ１０１の交流入力側に設けられ、交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開閉する。開閉部１７の開閉動作は、開閉制御部２４により制御される。交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を形成する閉動作は、開閉部１７の接点が閉成することにより実現される。交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を遮断する開動作は、開閉部１７の接点が開離することにより実現される。開閉部１７は、例えば、電磁接触器、リレー、半導体スイッチング素子などで構成される。開閉制御部２４による開閉指令に関する情報は、故障判定部１５にも送られる。

【0016】

コンバータ１０１は、交流電源２から閉状態にある開閉部１７を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、この直流電力をコンバータ１０１の直流出力側であるＤＣリンクへ出力する。図１に示す例では、交流電源２は三相交流電源であるので、コンバータ１０１は三相ブリッジ回路で構成される。交流電源２が単相交流電源である場合は、コンバータ１０１は単相ブリッジ回路で構成される。コンバータ１０１の例としては、ＰＷＭスイッチング制御方式整流器、ダイオード整流器、及び１２０度通電方式整流器などがある。図１に示す例では、コンバータ１０１は、ＰＷＭスイッチング制御方式整流器で構成されている。例えば、コンバータ１０１がＰＷＭスイッチング制御方式整流器または１２０度通電方式整流器で構成される場合は、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り、コンバータ制御部３３から受信した駆動指令に応じて各スイッチング素子がオンオフ制御されて交直双方向に電力変換を行う。スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）、トランジスタなどがあるが、その他のスイッチング素子であってもよい。

【0017】

コンデンサ１０３は、コンバータ１０１の直流出力側とインバータ１０２の直流入力側との間のＤＣリンクに設けられる。コンデンサ１０３の一端はＤＣリンクの正側電力線４１Ｐに接続され、コンデンサ１０３の他の一端はＤＣリンクの負側電力線４１Ｎに接続される。コンデンサ１０３は、「ＤＣリンクコンデンサ」、「直流リンクコンデンサ」または「平滑コンデンサ」と称されることがある。コンデンサ１０３は、コンバータ１０１の直流出力の脈動分を抑える機能と、インバータ１０２が交流電力を生成するために用いられる直流電力を蓄積する機能とを有する。コンデンサ１０３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。

【0018】

インバータ１０２は、コンバータ１０１の直流出力側にコンデンサ１０３を介して接続される。インバータ１０２は、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ３を駆動するための交流電力に変換してインバータ１０２の交流出力側へ出力する。インバータ１０２は、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。インバータ１０２は、モータ３が三相交流モータである場合は三相ブリッジ回路で構成され、モータ３が単相交流モータである場合は単相ブリッジ回路で構成される。図１に示す例では、モータ３を三相交流モータとしたので、インバータ１０２は三相ブリッジ回路で構成される。スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがあるが、その他のスイッチング素子であってもよい。インバータ１０２は、例えばＰＷＭスイッチング制御方式によりその電力変換動作が制御される。すなわち、インバータ１０２は、モータ制御部１０４からの駆動指令（ＰＷＭスイッチング指令）を受けてＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換してこれをモータ３へ出力する。また、インバータ１０２は、モータ回生時にはモータ制御部１０４からの駆動指令（ＰＷＭスイッチング指令）を受けてモータ３で回生された交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力する。

【0019】

モータ制御部１０４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）、速度指令、トルク指令、位置指令、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駆動指令を生成する。モータ制御部１０４で生成された駆動指令は、インバータ１０２内のスイッチング素子に送られる。なお、ここで定義したモータ制御部１０４の構成はあくまでも一例であって、例えば、位置指令作成部、速度指令生成部、トルク指令作成部、及びスイッチング指令作成部などの用語を含めてモータ制御部１０４の構成を規定してもよい。

【0020】

予備充電回路１０は、ＤＣリンク上に設けられる。図１に示す例では、予備充電回路１０はＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けられる。後述するように、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられてもよい。

【0021】

予備充電回路１０は、予備充電抵抗１１と予備充電スイッチ１２とを備える。

【0022】

予備充電抵抗１１は、コンデンサ１０３に対する予備充電の期間中における突入電流を抑制する。予備充電スイッチ１２は、予備充電抵抗１１に並列接続される。予備充電スイッチ１２の例としては、リレー、半導体スイッチング素子などがあるが、その他のスイッチ部品であってもよい。半導体スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがあるが、その他のスイッチング素子であってもよい。

【0023】

予備充電スイッチ１２は、スイッチ制御部３１による制御によりコンバータ１０１とコンデンサ１０３との間の電路を開閉する。スイッチ制御部３１は、予備充電期間中は予備充電スイッチ１２に対して開動作を指令し、予備充電期間以外の期間であるモータ駆動期間中は予備充電スイッチ１２に対して閉動作を指令する。スイッチ制御部３１による開閉指令に関する情報は、故障判定部１５にも送られる。

【0024】

予備充電スイッチ１２が正常に開閉動作する場合、予備充電抵抗１１を介した電路が形成される開状態と、予備充電抵抗１１を介さない短絡回路が形成される閉状態とが選択的に切り替えられる。より詳細には次の通りである。開閉制御部２４の制御により開閉部１７が閉成されてモータ駆動装置１に電源が投入されると、交流電源２からモータ駆動装置１へ電力が供給され始め、コンデンサ１０３に対する予備充電が開始される。モータ駆動装置１の電源投入後からモータ３の駆動開始前までの予備充電期間中は、スイッチ制御部３１は予備充電スイッチ１２に対して開動作を指令し、これを受けて予備充電スイッチ１２は開状態を維持する。これにより、予備充電期間中は、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を介してコンデンサ１０３へ流れ込み、コンデンサ１０３が充電（予備充電）される。このように、予備充電期間中は、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を流れるので、突入電流の発生を防ぐことができる。予備充電の開始後、コンデンサ１０３が所定の充電電圧まで充電されると、スイッチ制御部３１は予備充電スイッチ１２に対して閉動作を指令し、これを受けて予備充電スイッチ１２は閉状態を維持する。これにより、コンデンサ１０３に対する予備充電を完了する。予備充電の完了後、モータ制御部１０４によるモータ３の駆動が開始される。モータ駆動期間中は、コンバータ１０１から出力される電流は、閉状態の予備充電スイッチ１２を通じて、コンデンサ１０３及びインバータ１０２へ向けて流れる。インバータ１０２は、モータ制御部１０４の駆動指令を受けて、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ３を駆動するための交流電力に変換してインバータ１０２の交流出力側へ出力する。

【0025】

電圧検出部１３は、入力された電圧の値を検出する。より詳細には、電圧検出部１３は、入力された電圧に関するアナログ波形に基づき、当該電圧の値に関するディジタルデータを出力する。後述するように、電圧検出部１３に入力される電圧には、第１の電圧と第２の電圧の２種類がある。

【0026】

入力切替え部１４は、電圧検出部１３に入力される電圧を、予備充電抵抗１１の電圧である第１の電圧と予備充電抵抗１１の電圧以外の電圧である第２の電圧との間で選択的に切り替える。入力切替え部１４の切替え動作は、入力切替え制御部３２によって制御される。入力切替え部１４は、２つの入力から１つを選択して出力するマルチプレクサである。入力切替え部１４は、例えばアナログスイッチ、またはリレーなどによって構成される。入力切替え部１４は、第１の電圧が入力される第１の入力端子と、第２の電圧が入力される第２の入力端子と、切替え状態に応じて第１の電圧及び第２の電圧のうちの一方を出力する出力端子とを有する。入力切替え制御部３２により設定された入力切替え部１４の切替え状態に関する情報は、故障判定部１５にも送られる。

【0027】

本開示の第１の実施形態では、第２の電圧は、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位とＤＣリンクの負側電力線４１Ｎにおける負側電位との電位差であるＤＣリンク電圧である。よって、電圧検出部１３には、入力切替え部１４を介して、第１の電圧である予備充電抵抗１１の電圧と第２の電圧であるＤＣリンク電圧とが選択的に入力される。

【0028】

電圧検出部１３の入力レンジに収まる電圧が入力されるように、予備充電抵抗１１の電圧を検出するための第１の分圧回路１８と、ＤＣリンク電圧を検出するための第２の分圧回路１９とが設けられる。

【0029】

第１の分圧回路１８は、予備充電抵抗１１に並列接続される。第１の分圧回路１８は、互いに直列接続された少なくとも２つの第１の分圧抵抗２１を有する。第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第１の入力端子に接続される。

【0030】

第２の分圧回路１９は、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位とＤＣリンクの負側電力線４１Ｎにおける負側電位との間に接続される。第２の分圧回路１９は、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する。第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第２の入力端子に接続される。

【0031】

なお、予備充電抵抗の電圧を検出するための分圧回路及びＤＣリンク電圧を検出するための分圧回路はモータ駆動装置に既に設けられていることがあるので、これら既存の回路を第１の分圧回路１８及び第２の分圧回路１９として流用してもよい。これにより、モータ駆動装置１のコストアップを抑制することができる。

【0032】

入力切替え部１４においては、入力切替え制御部３２の制御により、電圧検出部１３の入力端子の接続先が、第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが接続された第１の入力端子と第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが接続された第２の入力端子との間で選択的に切り替えられる。予備充電抵抗１１の電圧は、第１の分圧抵抗２１によって電圧検出部１３の入力レンジに収まるよう分圧される。ＤＣリンク電圧は、第２の分圧抵抗２２によって電圧検出部１３の入力レンジに収まるよう分圧される。

【0033】

入力切替え部１４により電圧検出部１３に入力される電圧が切り替えられることにより、電圧検出部１３は、予備充電抵抗１１の電圧の値及びＤＣリンク電圧の値のうちのいずれかを検出する。入力切替え部１４は、モータ駆動期間中の大半は、電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧に設定する。また、入力切替え部１４は、モータ駆動期間中において所定の頻度（例えば数秒に１回の頻度）で、電圧検出部１３に入力される電圧を、所定の時間（例えば数ミリ秒～数十ミリ秒）だけ予備充電抵抗１１の電圧に設定する。なお、ここで挙げた数値は、あくまでも一例であって、これ以外の数値であってもよい。

【0034】

電圧検出部１３によって検出されたＤＣリンク電圧の値に関するデータは、モータ制御部１０４によるインバータ１０２の制御、コンバータ制御部３３によるコンバータ１０１の制御、予備充電期間中におけるスイッチ制御部３１による予備充電スイッチ１２の制御などに用いられる。また、電圧検出部１３によって検出された予備充電抵抗１１の電圧の値に関するデータは、モータ駆動期間中における故障判定部１５による故障判定処理に用いられる。

【0035】

故障判定部１５は、電圧検出部１３により検出された電圧の値に基づいて、予備充電スイッチ１２の故障の有無を判定する。図２は、本開示の第１の実施形態においてモータ駆動期間中に電圧検出部により検出された電圧の波形を例示する図である。図２では、一例として、時刻ｔ₅以降で予備充電スイッチ１２のオープン故障が継続的に発生している。なお、図２に関する説明で挙げた数値は、あくまでも一例であって、これ以外の数値であってもよい。

【0036】

図２に示すように、時刻０～時刻ｔ₁、時刻ｔ₂～時刻ｔ₃、及び時刻ｔ₄～時刻ｔ₆において、入力切替え部１４は電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧に設定している。したがってこの間は、電圧検出部１３はＤＣリンク電圧（図中、太い点線で示す）の値を検出する。

【0037】

また、時刻ｔ₁～時刻ｔ₂、時刻ｔ₃～時刻ｔ₄、及び時刻ｔ₆～時刻ｔ₇において、入力切替え部１４は電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定している。したがってこの間は、電圧検出部１３は予備充電抵抗１１の電圧（図中、太い実線で示す）の値を検出する。

【0038】

時刻ｔ₅以前は予備充電スイッチ１２は正常に閉動作しているので、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を介して流れ、予備充電抵抗１１には流れない。よって、時刻ｔ₁～時刻ｔ₂、及び時刻ｔ₃～時刻ｔ₄において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値はほぼ０ボルトである。

【0039】

時刻ｔ₅以降で予備充電スイッチ１２のオープン故障が継続的に発生すると、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を流れず、予備充電抵抗１１を介して流れる。よって、時刻ｔ₆～時刻ｔ₇において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値は、０ボルトよりある程度大きい値（例えば数ボルト～数十ボルト）となる。なお、ここで挙げた数値は、あくまでも一例であって、これ以外の数値であってもよい。

【0040】

このように、モータ駆動期間中に予備充電スイッチ１２にオープン故障が発生すると、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されているときに電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧の値は、０ボルトよりある程度大きい値となる。そこで、本開示の第１の実施形態では、故障判定部１５は、モータ駆動期間中において、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されているときに電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧の値が、所定の閾値より高い場合、予備充電スイッチ１２に故障が発生したと判定する。

【0041】

上述したように、入力切替え制御部３２により設定された入力切替え部１４の切替え状態に関する情報は、故障判定部１５にも送られている。したがって、故障判定部１５は、入力切替え部１４の切替え状態を把握することができる。故障判定部１５は、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されていることを確認したうえで、上述の故障判定処理を実行する。

【0042】

故障判定部１５による故障判定処理に用いられる閾値は、「予備充電抵抗１１に電圧が発生したこと」を検出することができる程度に設定すればよく、例えば０ボルトよりもある程度高い電圧（例えば数ボルトから数十ボルト）に設定する。閾値については、例えば実験もしくは実際の運用によりモータ駆動装置１を動作させたり、またはコンピュータによるシミュレーションにより、モータ駆動装置１の適用環境や予備充電抵抗１１の抵抗値と予備充電回路１０に流れ得る電流との関係性などを適宜考慮して、設定すればよい。例えば抵抗値が１０オームの予備充電抵抗１１に１アンペアの電流が流れると、予備充電抵抗１１の電圧は１０ボルトとなるので、電圧閾値を例えば４ボルト程度に設定しておく。なお、ここで挙げた数値は一例であって、これ以外の数値であってもよい。なお、閾値については、書き換え可能な記憶部（図示せず）に記憶されて外部機器によって書き換え可能であってもよく、これによれば、閾値を一旦設定した後であっても必要に応じて適切な値に変更することができる。

【0043】

なお、予備充電期間中は、予備充電スイッチ１２は開状態に維持されるので、コンバータ１０１から予備充電抵抗１１を介してコンデンサ１０３へ電流が流れる。よって、予備充電期間中も予備充電抵抗１１に電圧が発生するが、この電圧は予備充電スイッチ１２の故障の有無に関係なく発生するので、故障判定部１５による故障判定処理に用いることはできない。このことから、故障判定部１５は、予備充電期間中においては予備充電スイッチ１２の故障の有無を判定する処理を停止する。

【0044】

故障判定部１５による判定結果は、アラーム出力部２０に送られる。アラーム出力部２０は、故障判定部１５が予備充電スイッチ１２に故障が発生したと判定した場合にアラームを出力する。

【0045】

アラーム出力部２０から出力されたアラームは、例えばモータ制御部１０４に送られる。モータ制御部１０４は、アラーム出力部２０からアラームを受信したとき、インバータ１０２による電力変換動作を停止する処理を実行してもよい。

【0046】

また、アラーム出力部２０から出力されたアラームや故障判定部１５による判定結果は、例えば表示部（図示せず）に送られてもよい。表示部は、故障判定部１５の判定結果を表示する。表示部は、例えば「予備充電スイッチが故障」、「予備充電スイッチが正常」といった表示を行う。表示部は、単体のディスプレイ装置、コンバータ１０１に付属のディスプレイ装置、インバータ１０２に付属のディスプレイ装置、モータ駆動装置１に付属のディスプレイ装置、モータ駆動装置１を制御する上位制御装置（図示せず）に付属のディスプレイ装置、並びに、パソコン及び携帯端末に付属のディスプレイ装置などがある。

【0047】

また、アラーム出力部２０から出力されたアラームや故障判定部１５による判定結果は、例えば音響装置に送られてもよい。音響装置は、例えば音声、ブザー、チャイムなどのような音を発する。音響装置は、故障判定部１５の判定結果を音により作業者に報知する。音響装置は、例えば予備充電スイッチ１２が故障した場合は音を発し、予備充電スイッチ１２が正常である場合は音を発しない。

【0048】

また、アラーム出力部２０から出力されたアラームや故障判定部１５による判定結果は、例えばプリンタに送られてもよい。プリンタは、故障判定部１５による判定結果をプリントアウトする。

【0049】

以上、故障判定部１５による判定結果の作業者に対する報知の例について述べたが、これらを適宜組み合わせて実現してもよい。また、故障判定部１５による判定結果が得られるたびにメモリに記憶して蓄積していき、データベース化することで故障予知や予防保全に役立ててもよい。

【0050】

作業者は、報知された故障判定部１５による判定結果に基づき、予備充電スイッチ１２の故障を迅速かつ確実に把握することができる。作業者は、故障判定部１５による判定結果により予備充電スイッチ１２が故障していることが確認できた場合は、例えば予備充電スイッチ１２またはこれを含む予備充電回路１０の交換または修理をするといった対応をとることができる。

【0051】

図３は、本開示の第１の実施形態及びその変形例によるモータ駆動装置の動作フローを示すフローチャートである。

【0052】

上述のように、本開示の第１の実施形態では、入力切替え部１４は、モータ駆動期間中の大半は、電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧に設定するが、モータ駆動期間中において所定の頻度（例えば数秒に１回の頻度）で、電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧から予備充電抵抗１１の電圧に切り替えるタイミングを決定するために、入力切替え制御部３２は、例えばタイマ（図示せず）を有する。入力切替え部１４により電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧に設定した時点でタイマによるカウントを開始し、タイマのカウント値が規定値（例えば数秒）に達した時点で入力切替え部１４により電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧から予備充電抵抗１１の電圧に切り替える。入力切替え部１４により電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定し、故障判定部１５により予備充電スイッチ１２が正常と判定された時点で、タイマのカウント値をリセットする。

【0053】

コンデンサ１０３に対する予備充電完了後のモータ駆動期間中において、まずステップＳ１０１では、入力切替え部１４は、電圧検出部１３の入力端子の接続先を、第１の分圧回路１８（第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つ）から第２の分圧回路１９（第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つ）に切り替えることで、電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧に設定する。この時点で、入力切替え制御部３２は、タイマのカウント値を０に設定する。

【0054】

ステップＳ１０２において、入力切替え制御部３２は、タイマのカウント値をインクリメントする（カウント値を進める）。

【0055】

ステップＳ１０３において、電圧検出部１３は、ＤＣリンク電圧の値を検出する。電圧検出部１３によって検出されたＤＣリンク電圧の値に関するデータは、モータ制御部１０４によるインバータ１０２の制御、及びコンバータ制御部３３によるコンバータ１０１の制御などに用いられる。

【0056】

ステップＳ１０４において、入力切替え制御部３２は、タイマのカウント値が規定値に達したか否かを判定する。

【0057】

ステップＳ１０４においてタイマのカウント値が規定値に達していないと判定された場合は、ステップＳ１０２へ戻る。

【0058】

ステップＳ１０４においてタイマのカウント値が規定値に達したと判定された場合は、ステップＳ１０５において、入力切替え部１４は、電圧検出部１３の入力端子の接続先を、第２の分圧回路１９から第１の分圧回路１８に切り替えることで、電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。

【0059】

ステップＳ１０６において、電圧検出部１３は、予備充電抵抗１１の電圧の値を検出する。電圧検出部１３によって検出された予備充電抵抗１１の電圧の値に関するデータは、故障判定部１５に送られる。

【0060】

ステップＳ１０７において、故障判定部１５は、電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧が所定の閾値よりも高いか否かを判定する。

【0061】

ステップＳ１０７において予備充電抵抗１１の電圧が閾値より高いと判定されなかった場合は、ステップＳ１０８において、故障判定部１５は、予備充電スイッチ１２は正常であると判定する。ステップＳ１０９において、入力切替え部１４は、電圧検出部１３の入力端子の接続先を、第１の分圧回路１８から第２の分圧回路１９に切り替えることで、電圧検出部１３に入力される電圧をＤＣリンク電圧に設定する。ステップＳ１１０において、入力切替え制御部３２はタイマのカウント値を０にリセットし、その後、ステップＳ１０２へ戻る。

【0062】

ステップＳ１０７において予備充電抵抗１１の電圧が閾値より高いと判定された場合は、ステップＳ１１１において、故障判定部１５は、予備充電スイッチ１２にオープン故障が発生したと判定する。ステップＳ１１２において、アラーム出力部２０はアラームを出力し、その後、処理を終了する。

【0063】

図４は、本開示の第１の実施形態の変形例によるモータ駆動装置を示す図である。

【0064】

図１に示した例では、予備充電回路１０をＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けたが、本変形例では、図４に示すように、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられる。

【0065】

本開示の第１の実施形態の変形例によるモータ駆動装置１の構成要素のうち、コンバータ１０１、インバータ１０２、コンデンサ１０３、モータ制御部１０４、電圧検出部１３、モータ制御部１０４、故障判定部１５、開閉部１７、第１の分圧回路１８、第２の分圧回路１９、アラーム出力部２０、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、及びコンバータ制御部３３については、図１～図３に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。

【0066】

図４に示すように、予備充電回路１０は、予備充電抵抗１１と予備充電スイッチ１２とを備える。予備充電スイッチ１２は、予備充電抵抗１１に並列接続される。モータ駆動装置１の電源投入後からモータ３の駆動開始前までの予備充電期間中は、スイッチ制御部３１は予備充電スイッチ１２に対して開動作を指令し、これを受けて予備充電スイッチ１２は開状態を維持する。これにより、予備充電期間中は、コンバータ１０１の正側直流端子、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ、コンデンサ１０３、ＤＣリンクの負側電力線４１Ｎ上の予備充電抵抗１１、及びコンバータ１０１の負側直流端子からなる電流経路を構成する。予備充電期間中は、コンデンサ１０３の負極端子から流れ出る電流は予備充電抵抗１１を流れるので、突入電流の発生を防ぐことができる。予備充電の開始後、コンデンサ１０３が所定の充電電圧まで充電されると、スイッチ制御部３１は予備充電スイッチ１２に対して閉動作を指令し、これを受けて予備充電スイッチ１２は閉状態を維持する。これにより、コンデンサ１０３に対する予備充電を完了する。予備充電の完了後、モータ制御部１０４によるモータ３の駆動が開始される。モータ駆動期間中は、予備充電スイッチ１２が正常に動作すれば閉状態に維持されるので、予備充電抵抗１１には電流が流れない。

【0067】

＜本開示の第２の実施形態＞
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。

【0068】

図１～図４を参照して説明した第１の実施形態及びその変形例では、電圧検出部１３に入力される第２の電圧をＤＣリンク電圧とした。本開示の第２の実施形態及びその変形例では、電圧検出部１３に入力される第２の電圧を、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位及び負側電力線４１Ｎにおける負側電位のうちの１つと接地電位（グランド電位）との電位差である対地間電圧としている。

【0069】

図５に示すように、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置１は、コンバータ１０１と、インバータ１０２と、コンデンサ１０３と、モータ制御部１０４と、予備充電回路１０と、電圧検出部１３と、入力切替え部１４と、故障判定部１５と、絶縁状態検出部１６と、開閉部１７と、第１の分圧回路１８と、第２の分圧回路１９と、アラーム出力部２０と、開閉制御部２４と、スイッチ制御部３１と、入力切替え制御部３２と、コンバータ制御部３３とを備える。

【0070】

本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置１の構成要素のうち、コンバータ１０１、インバータ１０２、コンデンサ１０３、モータ制御部１０４、第１の分圧回路１８、アラーム出力部２０、スイッチ制御部３１、及びコンバータ制御部３３については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。

【0071】

図５に示す例では、予備充電回路１０はＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けられる。予備充電回路１０の動作については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。後述するように、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられてもよい。

【0072】

予備充電回路１０がＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けられる本開示の第２の実施形態では、第２の電圧は、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位と接地電位（グランド電位）との電位差である対地間電圧である。よって、電圧検出部１３には、入力切替え部１４を介して第１の電圧である予備充電抵抗１１の電圧と、第２の電圧である対地間電圧とが選択的に入力される。

【0073】

電圧検出部１３の入力レンジに収まる電圧が入力されるように、予備充電抵抗１１の電圧を検出するための第１の分圧回路１８と、対地間電圧を検出するための第２の分圧回路１９とが設けられる。

【0074】

第１の分圧回路１８については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第１の入力端子に接続される。

【0075】

予備充電回路１０がＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けられるので、第２の分圧回路１９は、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位と接地電位との間に接続される。第２の分圧回路１９は、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する。第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第２の入力端子に接続される。

【0076】

なお、予備充電抵抗の電圧を検出するための分圧回路及び対地間電圧を検出するための分圧回路はモータ駆動装置に既に設けられていることがあるので、これら既存の回路を第１の分圧回路１８及び第２の分圧回路１９として流用してもよい。これにより、モータ駆動装置１のコストアップを抑制することができる。

【0077】

入力切替え部１４においては、入力切替え制御部３２の制御により、電圧検出部１３の入力端子の接続先が、第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが接続された第１の入力端子と第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが接続された第２の入力端子との間で選択的に切り替えられる。予備充電抵抗１１の電圧は、第１の分圧抵抗２１によって電圧検出部１３の入力レンジに収まるよう分圧される。対地間電圧は、第２の分圧抵抗２２によって電圧検出部１３の入力レンジに収まるよう分圧される。

【0078】

入力切替え部１４により電圧検出部１３に入力される電圧が切り替えられることにより、電圧検出部１３は、予備充電抵抗１１の電圧の値と対地間電圧（ＤＣリンクの正側電位と接地電位との電位差）の値とのうちのいずれかを検出する。入力切替え部１４は、モータ駆動期間中は、電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。また、入力切替え部１４は、モータ駆動期間中に非常停止が指令された場合は、電圧検出部１３に入力される電圧を、対地間電圧に設定する。モータ３に対する非常停止の指令は、例えば、モータ駆動装置１またはこれに付随する装置に何らかの異常が発生したときや、作業者が非常停止ボタンを操作したときなどに発生する。

【0079】

電圧検出部１３によって検出された対地間電圧の値に関するデータは、非常停止が指令された際に実行されるモータ３の絶縁状態検出処理などに用いられる。また、電圧検出部１３によって検出された予備充電抵抗１１の電圧の値に関するデータは、モータ駆動期間中における故障判定部１５による故障判定処理に用いられる。

【0080】

絶縁状態検出部１６は、モータ３の絶縁状態を検出する。絶縁状態検出部１６による絶縁状態検出処理は、モータ３に対して非常停止が指令された際に実行される。モータ３に対して非常停止が指令されると、モータ制御部１０４は、インバータ１０２に対してモータ３を停止させる処理を実行し、開閉制御部２４は、開閉部１７に対して開動作を指令する。モータ３の巻線とインバータ１０２の接地電位との間には抵抗（図示せず）が設けられており、この抵抗と、コンデンサ１０３と、第２の分圧回路１９と、接地電位との間で閉回路が形成される。開状態にある開閉部１７により交流電源２からの電力が遮断され、かつモータ３が停止している状態において、コンデンサ１０３の残留電荷は、上述の閉回路を流れる。絶縁状態検出部１６による絶縁状態検出処理では、このときのＤＣリンク電圧と、モータ３の巻線とＤＣリンクの負側電力線４１Ｎとの間の電位差と、対地間電圧を検出する。対地間電圧は、電圧検出部１３によって検出される。ＤＣリンク電圧と、モータ３の巻線とＤＣリンクの負側電力線４１Ｎとの間の電位差とは、それぞれ別の電圧検出部（図示せず）によって検出される。絶縁状態検出部１６は、ＤＣリンク電圧と、モータ３の巻線とＤＣリンクの負側電力線４１Ｎとの間の電位差と、電圧検出部１３によって検出された対地間電圧とに基づいて、公知の計算式に基づいて、モータ３の絶縁抵抗値を検出する。

【0081】

絶縁状態検出部１６によって算出されたモータ３の絶縁抵抗値に関するデータは、表示部（図示せず）に送られる。表示部は、モータ３の絶縁抵抗値を表示する。表示部は、単体のディスプレイ装置、コンバータ１０１に付属のディスプレイ装置、インバータ１０２に付属のディスプレイ装置、モータ駆動装置１に付属のディスプレイ装置、モータ駆動装置１を制御する上位制御装置（図示せず）に付属のディスプレイ装置、並びに、パソコン及び携帯端末に付属のディスプレイ装置などがある。

【0082】

一般に、モータ３の巻線とモータ３の筐体は互いに絶縁されているが、経年劣化や切削液浸入により絶縁性能が劣化し、モータ駆動電流が筐体を通じて接地線に流れ出て地絡状態に陥ることがある。その結果、モータ３が設置された工場の漏電遮断器が動作してモータ３が設けられた機械が停止したり、作業者が感電したりするリスクが生じる。作業者は、絶縁状態検出部１６により検出されたモータ３の絶縁抵抗値に基づいてモータ３の絶縁性能の劣化状況を監視することができる。作業者は、モータ３の絶縁抵抗値に基づき絶縁劣化の兆候を把握した時点でモータ交換等の事前に対策をとることで、上記リスクを抑えることができる。

【0083】

絶縁状態検出部１６によりモータ３の絶縁状態を検出する処理を実行している期間中は、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開状態に設定し、入力切替え部１４は入力切替え制御部３２の制御により電圧検出部１３に入力される電圧を対地間電圧に設定する。これにより、モータ駆動装置１が交流電源２から電気的に切り離されるので、予備充電抵抗１１には電流が流れない。したがって、予備充電抵抗１１の電圧はほぼ０ボルトであり、電圧検出部１３による対地間電圧の値の検出には影響しない。

【0084】

また、モータ駆動期間中及び予備充電期間中は、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４は入力切替え制御部３２の制御により電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。

【0085】

図６は、本開示の第２及び第３の実施形態においてモータ駆動期間中及び非常停止期間中に電圧検出部により検出された電圧の波形を例示する図である。図６に示す波形は、本開示の第２の実施形態及び第３の実施形態の両方に適用可能である。図６では、一例として、時刻０でモータ駆動期間が開始され、時刻ｔ₁でモータ３が非常停止し、時刻ｔ₂でモータ３の非常停止が解除され、時刻ｔ₂～時刻ｔ₃の間でコンデンサ１０３に対する予備充電が実行され、時刻ｔ₃で再びモータ駆動期間が開始され、時刻ｔ₄以降で予備充電スイッチ１２のオープン故障が継続的に発生した例を示している。なお、図６に関する説明で挙げた数値は、あくまでも一例であって、これ以外の数値であってもよい。

【0086】

図６に示すように、時刻０～時刻ｔ₁において、入力切替え部１４は電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定している。したがってこの間は、電圧検出部１３は予備充電抵抗１１の電圧（図中、太い実線で示す）の値を検出する。予備充電スイッチ１２は正常に閉動作しているので、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を介して流れ、予備充電抵抗１１には流れない。よって、時刻０～時刻ｔ₁において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値はほぼ０ボルトである。

【0087】

時刻ｔ₁でモータ３が非常停止すると、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開状態に設定し、入力切替え部１４は入力切替え制御部３２の制御により電圧検出部１３に入力される電圧を対地間電圧に設定する。時刻ｔ₁～時刻ｔ₂の非常期間中は、電圧検出部１３は対地間電圧（図中、太い点線で示す）の値を検出する。非常停止期間中、絶縁状態検出部１６は、モータ３の絶縁状態を検出する。

【0088】

時刻ｔ₂でモータ３の非常停止が解除されると、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、スイッチ制御部３１は、予備充電期間中は予備充電スイッチ１２に対して開動作を指令する。この時点では予備充電スイッチ１２は正常に開動作するので、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を介してコンデンサ１０３へ流れ込み、コンデンサ１０３は充電（予備充電）される。また、入力切替え部１４は入力切替え制御部３２の制御により電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。予備充電期間中は、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を流れるので、予備充電抵抗１１に電圧が発生する。したがって、時刻ｔ₂～時刻ｔ₃の予備充電期間中は、電圧検出部１３は予備充電抵抗１１の電圧（図中、太い実線で示す）の値を検出する。予備充電期間中は、予備充電抵抗１１の電圧は予備充電スイッチ１２の故障の有無に関係なく発生するので、故障判定部１５による故障判定処理に用いることはできない。このことから、故障判定部１５は、予備充電期間中においては予備充電スイッチ１２の故障の有無を判定する処理を停止する。

【0089】

時刻ｔ₃でコンデンサ１０３に対する予備充電が完了すると、モータ制御部１０４によるモータ３の駆動が開始される。この間も、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４は入力切替え制御部３２の制御により電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。時刻ｔ₃～時刻ｔ₄においては、予備充電スイッチ１２は正常に閉動作しているので、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を介して流れ、予備充電抵抗１１には流れない。よって、時刻ｔ₃～時刻ｔ₄において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値はほぼ０ボルトである。

【0090】

時刻ｔ₄以降で予備充電スイッチ１２のオープン故障が継続的に発生すると、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を流れず、予備充電抵抗１１を介して流れる。よって、時刻ｔ₄以降において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値は、０ボルトよりある程度大きい値（例えば数ボルト～数十ボルト）となる。

【0091】

このように、モータ駆動期間中に予備充電スイッチ１２にオープン故障が発生すると、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されているときに電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧の値は、０ボルトよりある程度大きい値となる。そこで、本開示の第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、故障判定部１５は、モータ駆動期間中において、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されているときに電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧の値が、所定の閾値より高い場合、予備充電スイッチ１２に故障が発生したと判定する。故障判定部１５による故障判定処理に用いられる閾値については、図２を参照して第１の実施形態において説明した通りである。

【0092】

また、第２の実施形態においても、入力切替え制御部３２により設定された入力切替え部１４の切替え状態に関する情報は、故障判定部１５にも送られている。したがって、故障判定部１５は、入力切替え部１４の切替え状態を把握することができる。故障判定部１５は、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されていることを確認したうえで、上述の故障判定処理を実行する。

【0093】

図７は、本開示の第２及び第３の実施形態並びにこれらの変形例によるモータ駆動装置の動作フローを示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは、本開示の第２の実施形態及び第３の実施形態並びにこれらの変形例のいずれにも適用可能である。

【0094】

ステップＳ２０１において、入力切替え制御部３２は、モータ駆動期間であるか否かを判定する。

【0095】

ステップＳ２０１においてモータ駆動期間であると判定された場合は、ステップＳ２０２において、入力切替え部１４は、電圧検出部１３の入力端子の接続先を、第２の分圧回路１９（第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つ）から第１の分圧回路１８（第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つ）に切り替えることで、電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。

【0096】

ステップＳ２０３において、電圧検出部１３は、予備充電抵抗１１の電圧の値を検出する。

【0097】

ステップＳ２０４において、モータ制御部１０４は、モータ３に対する非常停止が指令されたか否かを判定する。

【0098】

ステップＳ２０４においてモータ３に対する非常停止が指令されたと判定された場合は、モータ制御部１０４は、インバータ１０２に対してモータ３を停止させる処理を実行し、ステップＳ２０５において、開閉部１７は、開閉制御部２４の制御により開動作を実行し、交流電源２からコンバータ１０１への電力の供給を遮断する。

【0099】

ステップＳ２０６において、入力切替え部１４は、電圧検出部１３の入力端子の接続先を、第１の分圧回路１８から第２の分圧回路１９に切り替えることで、電圧検出部１３に入力される電圧を対地間電圧に設定する。

【0100】

ステップＳ２０７において、電圧検出部１３は、対地間電圧の値を検出する。

【0101】

ステップＳ２０８において、絶縁状態検出部１６は、ＤＣリンク電圧と、モータ３の巻線とＤＣリンクの負側電力線４１Ｎとの間の電位差と、電圧検出部１３によって検出された対地間電圧とに基づいて、モータ３の絶縁抵抗値を検出する。

【0102】

ステップＳ２０９において、モータ制御部１０４は、モータ３に対する非常停止が解除されたか否かを判定する。

【0103】

ステップＳ２０９においてモータ３の非常停止が解除されたと判定された場合は、ステップＳ２１０において、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により閉動作を実行し、コンバータ１０１に対して交流電源２から電力を供給する（電源投入）。

【0104】

ステップＳ２１１において、スイッチ制御部３１は、予備充電スイッチ１２に対して開動作を指令する。この時点では予備充電スイッチ１２は正常に開動作するので、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を介してコンデンサ１０３へ流れ込み、コンデンサ１０３は充電（予備充電）される。コンデンサ１０３に対する予備充電が完了した後は、ステップＳ２０１へ戻る。

【0105】

一方、ステップＳ２０４においてモータ３に対する非常停止が指令されたと判定されなかった場合は、ステップＳ２１２において、故障判定部１５は、電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧が所定の閾値よりも高いか否かを判定する。

【0106】

ステップＳ２１２において予備充電抵抗１１の電圧が閾値より高いと判定されなかった場合は、ステップＳ２１３において、故障判定部１５は、予備充電スイッチ１２は正常であると判定する。その後、ステップＳ２０１へ戻る。

【0107】

ステップＳ２１２において予備充電抵抗１１の電圧が閾値より高いと判定された場合は、ステップＳ２１４において、故障判定部１５は、予備充電スイッチ１２にオープン故障が発生したと判定する。ステップＳ２１５において、アラーム出力部２０はアラームを出力し、その後、処理を終了する。

【0108】

図８は、本開示の第２の実施形態の変形例によるモータ駆動装置を示す図である。

【0109】

図５に示した例では、予備充電回路１０をＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けたが、本変形例では、図８に示すように、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられる。予備充電回路１０は、予備充電抵抗１１と予備充電スイッチ１２とを備える。予備充電スイッチ１２は、予備充電抵抗１１に並列接続される。予備充電回路１０の動作については、図４に示した第１の実施形態の変形例に関して説明した通りである。

【0110】

本開示の第２の実施形態の変形例によるモータ駆動装置１の構成要素のうち、コンバータ１０１、インバータ１０２、コンデンサ１０３、モータ制御部１０４、電圧検出部１３、モータ制御部１０４、故障判定部１５、開閉部１７、第１の分圧回路１８、アラーム出力部２０、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、及びコンバータ制御部３３については、図５～図７に示した第２の実施形態に関して説明した通りである。

【0111】

本変形例では、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられるので、第２の電圧は、ＤＣリンクの負側電力線４１Nにおける負側電位と接地電位（グランド電位）との電位差である対地間電圧である。よって、電圧検出部１３には、入力切替え部１４を介して第１の電圧である予備充電抵抗１１の電圧と、第２の電圧である対地間電圧とが選択的に入力される。

【0112】

電圧検出部１３の入力レンジに収まる電圧が入力されるように、予備充電抵抗１１の電圧を検出するための第１の分圧回路１８と、対地間電圧を検出するための第２の分圧回路１９とが設けられる。

【0113】

第１の分圧回路１８については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第１の入力端子に接続される。

【0114】

第２の分圧回路１９は、ＤＣリンクの負側電力線４１Nにおける負側電位と接地電位との間に接続される。第２の分圧回路１９は、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する。第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第２の入力端子に接続される。

【0115】

入力切替え部１４においては、入力切替え制御部３２の制御により、電圧検出部１３の入力端子の接続先が、第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが接続された第１の入力端子と第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが接続された第２の入力端子との間で選択的に切り替えられる。予備充電抵抗１１の電圧は、第１の分圧抵抗２１によって電圧検出部１３の入力レンジに収まるよう分圧される。対地間電圧は、第２の分圧抵抗２２によって電圧検出部１３の入力レンジに収まるよう分圧される。

【0116】

入力切替え部１４により電圧検出部１３に入力される電圧が切り替えられることにより、電圧検出部１３は、予備充電抵抗１１の電圧の値と対地間電圧（ＤＣリンクの負側電位と接地電位との電位差）の値とのうちのいずれかを検出する。入力切替え部１４は、モータ駆動期間中は、電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。また、入力切替え部１４は、モータ駆動期間中に非常停止が指令された場合は、電圧検出部１３に入力される電圧を、対地間電圧に設定する。

【0117】

＜本開示の第３の実施形態＞
図９は、本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。

【0118】

本開示の第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、電圧検出部１３に入力される第２の電圧を、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位及び負側電力線４１Nにおける負側電位と接地電位（グランド電位）との電位差である対地間電圧としている。

【0119】

図９に示すように、本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置１は、コンバータ１０１と、インバータ１０２と、コンデンサ１０３と、モータ制御部１０４と、予備充電回路１０と、電圧検出部１３と、入力切替え部１４と、故障判定部１５と、絶縁状態検出部１６と、開閉部１７と、第１の分圧回路１８と、第２の分圧回路１９と、アラーム出力部２０と、開閉制御部２４と、スイッチ制御部３１と、入力切替え制御部３２と、コンバータ制御部３３とを備える。

【0120】

本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置１の構成要素のうち、コンバータ１０１、インバータ１０２、コンデンサ１０３、モータ制御部１０４、予備充電回路１０、アラーム出力部２０、スイッチ制御部３１、及びコンバータ制御部３３については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、開閉部１７、第２の分圧回路１９、開閉制御部２４、及び入力切替え制御部３２については、図５に示した第２の実施形態に関して説明した通りである。

【0121】

図９に示す例では、予備充電回路１０はＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けられる。予備充電回路１０は、予備充電抵抗１１と予備充電スイッチ１２とを備える。予備充電スイッチ１２は、予備充電抵抗１１に並列接続される。予備充電回路１０の動作については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。後述するように、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられてもよい。

【0122】

予備充電回路１０がＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けられる本開示の第３の実施形態では、第２の電圧は、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位と接地電位（グランド電位）との電位差である対地間電圧である。よって、電圧検出部１３には、入力切替え部１４を介して第１の電圧である予備充電抵抗１１の電圧と、第２の電圧である対地間電圧とが選択的に入力される。

【0123】

電圧検出部１３の入力レンジに収まる電圧が入力されるように、予備充電抵抗１１の電圧を検出するための第１の分圧回路１８と、対地間電圧を検出するための第２の分圧回路１９とが設けられる。

【0124】

第１の分圧回路１８については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第１の入力端子に接続される。

【0125】

第２の分圧回路１９は、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位と接地電位との間に接続される。第２の分圧回路１９は、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する。第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第２の入力端子に接続される。

【0126】

なお、予備充電抵抗の電圧を検出するための分圧回路及び対地間電圧を検出するための分圧回路はモータ駆動装置に既に設けられていることがあるので、これら既存の回路を第１の分圧回路１８及び第２の分圧回路１９として流用してもよい。これにより、モータ駆動装置１のコストアップを抑制することができる。

【0127】

入力切替え部１４は、第２の分圧抵抗２２同士を結ぶ電路を開閉する対地間電圧検出用スイッチ４２を有する。対地間電圧検出用スイッチ４２は、第２の分圧抵抗２２同士を結ぶ電路を開閉する位置に設けられればよく、図９に示す例では、一例として第２の分圧抵抗２２と接地電位との間に設けられている。他の例として、対地間電圧検出用スイッチ４２は、第２の分圧抵抗２２同士の間に設けられてもよく、あるいは、ＤＣリンクの正側電力線４１Ｐにおける正側電位と第２の分圧抵抗２２との間に設けられてもよい。

【0128】

入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により、開閉動作を行う。

【0129】

絶縁状態検出部１６によりモータ３の絶縁状態を検出する処理を実行している期間中は、開閉部１７は、開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により閉動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧が対地間電圧（ＤＣリンクの正側電位と接地電位との電位差）に設定される。モータ駆動装置１が交流電源２から電気的に切り離されるので、予備充電抵抗１１には電流が流れない。したがって、予備充電抵抗１１の電圧はほぼ０ボルトであり、電圧検出部１３による対地間電圧の値の検出には影響しない。

【0130】

また、モータ駆動期間中及び予備充電期間中は、開閉部１７は、開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により開動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧が予備充電抵抗１１の電圧に設定される。

【0131】

図６に示した波形は、本開示の第３の実施形態にも適用可能である。

【0132】

図６に示すように、時刻０～時刻ｔ₁において、開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は入力切替え制御部３２の制御により開動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧として予備充電抵抗１１の電圧が設定される。したがってこの間は、電圧検出部１３は予備充電抵抗１１の電圧（図中、太い実線で示す）の値を検出する。予備充電スイッチ１２は正常に閉動作しているので、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を介して流れ、予備充電抵抗１１には流れない。よって、時刻０～時刻ｔ₁において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値はほぼ０ボルトである。

【0133】

時刻ｔ₁でモータ３が非常停止すると、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は入力切替え制御部３２の制御により閉動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧として対地間電圧が設定される。モータ駆動装置１が交流電源２から電気的に切り離されるので、予備充電抵抗１１には電流が流れない。したがって、予備充電抵抗１１の電圧はほぼ０ボルトであり、電圧検出部１３による対地間電圧の値の検出には影響しない。時刻ｔ₁～時刻ｔ₂の非常期間中は、電圧検出部１３は対地間電圧（図中、太い点線で示す）の値を検出する。非常停止期間中、絶縁状態検出部１６は、モータ３の絶縁状態を検出する。

【0134】

時刻ｔ₂でモータ３の非常停止が解除されると、開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は入力切替え制御部３２の制御により開動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧として予備充電抵抗１１の電圧が設定される。スイッチ制御部３１は、予備充電期間中は予備充電スイッチ１２に対して開動作を指令する。この時点では予備充電スイッチ１２は正常に開動作するので、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を介してコンデンサ１０３へ流れ込み、コンデンサ１０３は充電（予備充電）される。予備充電期間中は、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を流れるので、予備充電抵抗１１に電圧が発生する。したがって、時刻ｔ₂～時刻ｔ₃の予備充電期間中は、電圧検出部１３は予備充電抵抗１１の電圧（図中、太い実線で示す）の値を検出する。予備充電期間中は、予備充電抵抗１１の電圧は予備充電スイッチ１２の故障の有無に関係なく発生するので、故障判定部１５による故障判定処理に用いることはできない。このことから、故障判定部１５は、予備充電期間中においては予備充電スイッチ１２の故障の有無を判定する処理を停止する。

【0135】

時刻ｔ₃でコンデンサ１０３に対する予備充電が完了すると、モータ制御部１０４によるモータ３の駆動が開始される。この間も、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４は入力切替え制御部３２の制御により電圧検出部１３に入力される電圧を予備充電抵抗１１の電圧に設定する。時刻ｔ₃～時刻ｔ₄においては、予備充電スイッチ１２は正常に閉動作しているので、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を介して流れ、予備充電抵抗１１には流れない。よって、時刻ｔ₃～時刻ｔ₄において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値はほぼ０ボルトである。

【0136】

時刻ｔ₄以降で予備充電スイッチ１２のオープン故障が継続的に発生すると、コンバータ１０１からインバータ１０２へ流れる電流は、予備充電スイッチ１２を流れず、予備充電抵抗１１を介して流れる。よって、時刻ｔ₄以降において電圧検出部１３により検出される予備充電抵抗１１の電圧の値は、０ボルトよりある程度大きい値（例えば数ボルト～数十ボルト）となる。

【0137】

このように、モータ駆動期間中に予備充電スイッチ１２にオープン故障が発生すると、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されているときに電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧の値は、０ボルトよりある程度大きい値となる。そこで、本開示の第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態と同様に、故障判定部１５は、モータ駆動期間中において、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されているときに電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧の値が、所定の閾値より高い場合、予備充電スイッチ１２に故障が発生したと判定する。故障判定部１５による故障判定処理に用いられる閾値については、図２を参照して第１の実施形態において説明した通りである。

【0138】

また、第３の実施形態においても、入力切替え制御部３２により設定された入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２の開閉状態に関する情報は、故障判定部１５にも送られている。したがって、故障判定部１５は、対地間電圧検出用スイッチ４２の開閉状態を把握することができる。故障判定部１５は、入力切替え部１４により予備充電抵抗１１の電圧が電圧検出部１３に入力されていることを確認したうえで、上述の故障判定処理を実行する。

【0139】

図７に示したフローチャートは、本開示の第３の実施形態及びその変形例にも適用可能である。

【0140】

ステップＳ２０１において、入力切替え制御部３２は、モータ駆動期間であるか否かを判定する。

【0141】

ステップＳ２０１においてモータ駆動期間であると判定された場合は、ステップＳ２０２において、開閉部１７は、開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により開動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧が予備充電抵抗１１の電圧に設定される。

【0142】

ステップＳ２０３において、電圧検出部１３は、予備充電抵抗１１の電圧の値を検出する。

【0143】

ステップＳ２０４において、モータ制御部１０４は、モータ３に対する非常停止が指令されたか否かを判定する。

【0144】

ステップＳ２０４においてモータ３に対する非常停止が指令されたと判定された場合は、モータ制御部１０４は、インバータ１０２に対してモータ３を停止させる処理を実行し、ステップＳ２０５において、開閉部１７は、開閉制御部２４の制御により開動作を実行し、交流電源２からコンバータ１０１への電力の供給を遮断する。

【0145】

ステップＳ２０６において、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は入力切替え制御部３２の制御により閉動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧として対地間電圧が設定される。

【0146】

ステップＳ２０７において、電圧検出部１３は、対地間電圧の値を検出する。

【0147】

ステップＳ２０８において、絶縁状態検出部１６は、ＤＣリンク電圧と、モータ３の巻線とＤＣリンクの負側電力線４１Ｎとの間の電位差と、電圧検出部１３によって検出された対地間電圧とに基づいて、モータ３の絶縁抵抗値を検出する。

【0148】

ステップＳ２０９において、モータ制御部１０４は、モータ３に対する非常停止が解除されたか否かを判定する。

【0149】

ステップＳ２０９においてモータ３の非常停止が解除されたと判定された場合は、ステップＳ２１０において、開閉部１７は開閉制御部２４の制御により閉動作を実行し、コンバータ１０１に対して交流電源２からの電力を供給する（電源投入）。また、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により開動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧が予備充電抵抗１１の電圧に設定される。

【0150】

ステップＳ２１１において、スイッチ制御部３１は、予備充電スイッチ１２に対して開動作を指令する。この時点では予備充電スイッチ１２は正常に開動作するので、コンバータ１０１から出力される電流は予備充電抵抗１１を介してコンデンサ１０３へ流れ込み、コンデンサ１０３は充電（予備充電）される。コンデンサ１０３に対する予備充電が完了した後は、ステップＳ２０１へ戻る。

【0151】

一方、ステップＳ２０４においてモータ３に対する非常停止が指令されたと判定されなかった場合は、ステップＳ２１２において、故障判定部１５は、電圧検出部１３により検出された予備充電抵抗１１の電圧が所定の閾値よりも高いか否かを判定する。

【0152】

ステップＳ２１２において予備充電抵抗１１の電圧が閾値より高いと判定されなかった場合は、ステップＳ２１３において、故障判定部１５は、予備充電スイッチ１２は正常であると判定する。その後、ステップＳ２０１へ戻る。

【0153】

ステップＳ２１２において予備充電抵抗１１の電圧が閾値より高いと判定された場合は、ステップＳ２１４において、故障判定部１５は、予備充電スイッチ１２にオープン故障が発生したと判定する。ステップＳ２１５において、アラーム出力部２０はアラームを出力し、その後、処理を終了する。

【0154】

図１０は、本開示の第３の実施形態の変形例によるモータ駆動装置を示す図である。

【0155】

図９に示した例では、予備充電回路１０をＤＣリンクの正側電力線４１Ｐ上に設けたが、本変形例では、図１０に示すように、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられる。予備充電回路１０は、予備充電抵抗１１と予備充電スイッチ１２とを備える。予備充電スイッチ１２は、予備充電抵抗１１に並列接続される。予備充電回路１０の動作については、図４に示した第１の実施形態の変形例に関して説明した通りである。

【0156】

本開示の第３の実施形態の変形例によるモータ駆動装置１の構成要素のうち、コンバータ１０１、インバータ１０２、コンデンサ１０３、モータ制御部１０４、アラーム出力部２０、スイッチ制御部３１、及びコンバータ制御部３３については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、開閉部１７、及び開閉制御部２４については、図５～図７に示した第２の実施形態に関して説明した通りである。

【0157】

本変形例では、予備充電回路１０はＤＣリンクの負側電力線４１N上に設けられるので、第２の電圧は、ＤＣリンクの負側電力線４１Nにおける負側電位と接地電位（グランド電位）との電位差である対地間電圧である。よって、電圧検出部１３には、入力切替え部１４を介して第１の電圧である予備充電抵抗１１の電圧と、第２の電圧である対地間電圧とが選択的に入力される。

【0158】

電圧検出部１３の入力レンジに収まる電圧が入力されるように、予備充電抵抗１１の電圧を検出するための第１の分圧回路１８と、対地間電圧を検出するための第２の分圧回路１９とが設けられる。

【0159】

第１の分圧回路１８については、図１に示した第１の実施形態に関して説明した通りである。第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第１の入力端子に接続される。

【0160】

第２の分圧回路１９は、ＤＣリンクの負側電力線４１Nにおける負側電位と接地電位との間に接続される。第２の分圧回路１９は、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する。第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つが、入力切替え部１４の第２の入力端子に接続される。

【0161】

入力切替え部１４は、第２の分圧抵抗２２同士を結ぶ電路を開閉する対地間電圧検出用スイッチ４２を有する。対地間電圧検出用スイッチ４２は、第２の分圧抵抗２２同士を結ぶ電路を開閉する位置に設けられればよく、図１０に示す例では、一例として第２の分圧抵抗２２と接地電位との間に設けられている。他の例として、対地間電圧検出用スイッチ４２は、第２の分圧抵抗２２同士の間に設けられてもよく、あるいは、ＤＣリンクの負側電力線４１Nにおける負側電位と第２の分圧抵抗２２との間に設けられてもよい。

【0162】

入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により、開閉動作を行う。

【0163】

絶縁状態検出部１６によりモータ３の絶縁状態を検出する処理を実行している期間中は、開閉部１７は、開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により閉動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧が対地間電圧（ＤＣリンクの負側電位と接地電位との電位差）に設定される。モータ駆動装置１が交流電源２から電気的に切り離されるので、予備充電抵抗１１には電流が流れない。したがって、予備充電抵抗１１の電圧はほぼ０ボルトであり、電圧検出部１３による対地間電圧の値の検出には影響しない。

【0164】

また、モータ駆動期間中及び予備充電期間中は、開閉部１７は、開閉制御部２４の制御により交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４内の対地間電圧検出用スイッチ４２は、入力切替え制御部３２の制御により開動作を行う。これにより、電圧検出部１３に入力される電圧が予備充電抵抗１１の電圧に設定される。

【0165】

＜本開示の各実施形態及びその変形例に共通の事項＞

【0166】

モータ駆動装置１内には、演算処理装置である少なくとも１つのプロセッサが設けられる。演算処理装置としては、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。演算処理装置は、モータ制御部１０４、電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、アラーム出力部２０、開閉制御部２４、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、コンバータ制御部３３、及びその他の処理部を有する。演算処理装置が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ上で実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。例えば、モータ制御部１０４、電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、アラーム出力部２０、開閉制御部２４、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、コンバータ制御部３３、及びその他の処理部をプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのプログラムに従って動作させることで、各部の機能を実現することができる。モータ制御部１０４、電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、アラーム出力部２０、開閉制御部２４、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、コンバータ制御部３３、及びその他の処理部における各処理を実行するためのプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形で提供されてもよい。またあるいは、モータ制御部１０４、電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、アラーム出力部２０、開閉制御部２４、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、コンバータ制御部３３、及びその他の処理部を、各部の機能を実現する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。

【0167】

また、モータ駆動装置１内には、記憶装置である少なくとも１つのメモリが設けられる。メモリは、モータ制御部１０４、電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、アラーム出力部２０、開閉制御部２４、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、及びコンバータ制御部３３内の各種記憶部も含む。メモリとしては、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などのような電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ、または、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどのような高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリなどがある。また、記憶装置は、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）などのような構成を有してもよい。メモリには、モータ制御部１０４、電圧検出部１３、故障判定部１５、絶縁状態検出部１６、アラーム出力部２０、開閉制御部２４、スイッチ制御部３１、入力切替え制御部３２、コンバータ制御部３３、及びその他の処理部を動作させるためのプログラムが格納される。また、メモリには、故障判定部による故障判定処理で用いられる閾値が格納される。また、メモリには、モータ駆動装置１に関連する各種プログラム及び各種データが格納される。

【0168】

以上説明したように、本開示の各実施形態及びこれらの変形例によれば、予備充電回路に対する過熱保護を確実に実行できる。本開示の各実施形態及びこれらの変形例によれば、予備充電スイッチのオープン故障を容易に検出することができる。作業者は、故障判定結果に基づき、予備充電回路内の予備充電スイッチの状態を迅速かつ確実に把握することができる。作業者は、故障判定結果により予備充電スイッチがオープン故障していることが確認できた場合は、当該オープン故障している予備充電スイッチまたはこれを含む予備充電回路の交換または修理をするといった対応をとることができる。したがって、予備充電スイッチのオープン故障に起因する過熱を未然に防ぐことができ、予備充電スイッチの発火や破損といった異常を回避することができる。

【0169】

予備充電回路に対する過熱保護の従来技術として、予備充電スイッチが設けられた基板上に温度検出素子を設置して温度を監視する方法がある。しかしながら、温度検出素子を用いた従来技術による方法によると、温度検出素子の設置位置や温度検出素子と予備充電抵抗との距離の程度によっては、温度検出素子により検出された温度と予備充電スイッチの実際の温度とが乖離していたり、温度検出素子による温度検出に遅延が生じたりして十分な過熱保護が行えない可能性がある。これに対し、本開示の各実施形態及びこれらの変形例によれば、予備充電抵抗の電圧に基づいて故障判定を行うので、温度検出素子に依存することなく予備充電抵抗の過熱異常を迅速に検出することができ、なお、予備充電回路に対する過熱保護を確実に実行することができる。

【0170】

また、温度検出素子により検出された温度と予備充電スイッチの実際の温度との乖離を防ぐために、予備充電スイッチ内部に温度検出素子を埋め込む従来技術も存在するが、温度検出素子を埋め込んだ特注品の予備充電スイッチを用意することはモータ駆動装置のコストアップにつながるため、好ましくない。これに対し、本開示の各実施形態及びこれらの変形例は、温度検出素子をスイッチに埋め込まないので、モータ駆動装置のコストアップを抑制することができる。

【0171】

また、本開示の第１の実施形態及びその変形例によれば、電圧検出部に入力される電圧を予備充電抵抗の電圧とＤＣリンク電圧との間で選択的に切り替えることにより、１つの電圧検出部により予備充電抵抗の電圧の値及びＤＣリンク電圧の値を検出する。したがって、予備充電抵抗の電圧の値を検出するための電圧検出部とＤＣリンク電圧の値を検出するための電圧検出部とを別々に設ける場合に比べて、本開示の第１の実施形態及びその変形例によれば部品点数を減らせるのでモータ駆動装置のコストアップを抑制することができる。また、予備充電抵抗の電圧を検出するための分圧回路及びＤＣリンク電圧を検出するための分圧回路はモータ駆動装置に既に設けられていることがあるので、これら既存の回路を本開示の第１の実施形態及びその変形例における第１の分圧回路及び第２の分圧回路として流用することで、モータ駆動装置のコストアップをさらに抑制することができる。

【0172】

また、本開示の第２及び第３の実施形態並びにこれらの変形例によれば、電圧検出部に入力される電圧を予備充電抵抗の電圧と対地間電圧との間で選択的に切り替えることにより、１つの電圧検出部により予備充電抵抗の電圧の値及び対地間電圧の値を検出する。したがって、予備充電抵抗の電圧の値を検出するための電圧検出部と対地間電圧の値を検出するための電圧検出部とを別々に設ける場合に比べて、本開示の第２及び第３の実施形態並びにこれらの変形例によれば部品点数を減らせるのでモータ駆動装置のコストアップを抑制することができる。また、予備充電抵抗の電圧を検出するための分圧回路及び対地間電圧を検出するための分圧回路はモータ駆動装置に既に設けられていることがあるので、これら既存の回路を本開示の第２及び第３の実施形態並びにこれらの変形例における第１の分圧回路及び第２の分圧回路として流用することで、モータ駆動装置のコストアップをさらに抑制することができる。

【0173】

以上、本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態及び個々の変形例に限定されるものではない。これらの実施形態及び変形例は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態及び変形例は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態及び変形例において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態及び変形例の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。

【0174】

＜付記＞
上記実施形態および変形例に関し、さらに以下の付記を開示する。

【0175】

（付記１）
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出力するコンバータ１０１の直流出力側であるＤＣリンクに設けられたコンデンサの予備充電期間中における突入電流を抑制する予備充電抵抗１１と、
予備充電抵抗１１に対して並列接続された予備充電スイッチ１２であって、予備充電期間中は開動作が指令され、予備充電期間以外の期間であるモータ駆動期間中は閉動作が指令される予備充電スイッチ１２と、
入力された電圧の値を検出する電圧検出部１３と、
電圧検出部１３に入力される電圧を、予備充電抵抗１１の電圧である第１の電圧と予備充電抵抗１１の電圧以外の電圧である第２の電圧との間で選択的に切り替える入力切替え部１４と、
電圧検出部１３により検出された電圧の値に基づいて、予備充電スイッチ１２の故障の有無を判定する故障判定部１５と、
を備える、モータ駆動装置１。
（付記２）
故障判定部１５は、モータ駆動期間中において、入力切替え部１４により第１の電圧が電圧検出部１３に入力されているときに電圧検出部１３により検出された電圧の値が、所定の閾値より高い場合、予備充電スイッチ１２に故障が発生したと判定する、付記１に記載のモータ駆動装置１。
（付記３）
第２の電圧は、ＤＣリンクの正側電位と負側電位との電位差であるＤＣリンク電圧である、付記１または２に記載のモータ駆動装置１。
（付記４）
予備充電抵抗１１に並列接続された第１の分圧回路１８であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第１の分圧抵抗２１を有する第１の分圧回路１８と、
ＤＣリンクの正側電位と負側電位との間に接続された第２の分圧回路１９であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する第２の分圧回路１９と、
を備え、
入力切替え部１４は、電圧検出部１３の入力端子の接続先を、第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つと第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つとの間で選択的に切り替える、付記３に記載のモータ駆動装置１。
（付記５）
第２の電圧は、ＤＣリンクの正側電位及び負側電位のうちの１つと接地電位との電位差である対地間電圧である、付記１または２に記載のモータ駆動装置１。
（付記６）
駆動するモータの絶縁状態を検出する絶縁状態検出部１６と、
交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開閉する開閉部１７と、
を備え、
絶縁状態検出部１６によりモータの絶縁状態を検出する処理を実行している期間中は、開閉部１７は交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を開状態に設定し、入力切替え部１４は電圧検出部１３に入力される電圧を第２の電圧に設定し、
モータ駆動期間中及び予備充電期間中は、開閉部１７は交流電源２とコンバータ１０１との間の電路を閉状態に設定し、入力切替え部１４は電圧検出部１３に入力される電圧を第１の電圧に設定する、付記５に記載のモータ駆動装置１。
（付記７）
故障判定部１５は、予備充電期間中は、予備充電スイッチ１２の故障の有無を判定する処理を停止する、付記６に記載のモータ駆動装置１。
（付記８）
予備充電抵抗１１に並列接続された第１の分圧回路１８であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第１の分圧抵抗２１を有する第１の分圧回路１８と、
ＤＣリンクの正側電位及び負側電位のうちの１つと接地電位との間に接続された第２の分圧回路１９であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する第２の分圧回路１９と、
を備え、
入力切替え部１４は、電圧検出部１３の入力端子の接続先を、第１の分圧抵抗２１同士の接続点のうちの１つと第２の分圧抵抗２２同士の接続点のうちの１つとの間で選択的に切り替える、付記７に記載のモータ駆動装置１。
（付記９）
予備充電抵抗１１に並列接続された第１の分圧回路１８であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第１の分圧抵抗２１を有する第１の分圧回路１８と、
ＤＣリンクの正側電位及び負側電位のうちの１つと接地電位との間に接続された第２の分圧回路１９であって、互いに直列接続された少なくとも２つの第２の分圧抵抗２２を有する第２の分圧回路１９と、
を備え、
入力切替え部１４は、第２の分圧抵抗２２同士を結ぶ電路を開閉する対地間電圧検出用スイッチ４２を有する、付記７に記載のモータ駆動装置１。
（付記１０）
故障判定部１５が予備充電スイッチ１２に故障が発生したと判定した場合にアラームを出力するアラーム出力部２０を備える、付記２に記載のモータ駆動装置１。

【符号の説明】

【0176】

１ モータ駆動装置
２ 交流電源
３ モータ
１０ 予備充電回路
１１ 予備充電抵抗
１２ 予備充電スイッチ
１３ 電圧検出部
１４ 入力切替え部
１５ 故障判定部
１６ 絶縁状態検出部
１７ 開閉部
１８ 第１の分圧回路
１９ 第２の分圧回路
２０ アラーム出力部
２１ 第１の分圧抵抗
２２ 第２の分圧抵抗
２４ 開閉制御部
３１ スイッチ制御部
３２ 入力切替え制御部
３３ コンバータ制御部
４１Ｎ 負側電力線
４１Ｐ 正側電力線
４２ 対地間電圧検出用スイッチ
１０１ コンバータ
１０２ インバータ
１０３ コンデンサ
１０４ モータ制御部

【要約】

モータ駆動装置は、コンバータの直流出力側であるＤＣリンクに設けられたコンデンサの予備充電期間中における突入電流を抑制する予備充電抵抗と、予備充電抵抗に対して並列接続された予備充電スイッチと、入力された電圧の値を検出する電圧検出部と、電圧検出部に入力される電圧を、予備充電抵抗の電圧である第１の電圧と予備充電抵抗の電圧以外の電圧である第２の電圧との間で選択的に切り替える入力切替え部と、電圧検出部により検出された電圧の値に基づいて、予備充電スイッチの故障の有無を判定する故障判定部と、を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】