JP2008102096A - モータの絶縁抵抗劣化検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のモータから１つを選択し、その絶縁抵抗劣化を検出できる絶縁抵抗劣化検出装置を得る。
【解決手段】電源部３にそれぞれモータ５、５’駆動する複数のモータ駆動アンプ４、４’が接続されている。選択手段１１でモータを選択し接点Ｓ１又はＳ２をオンとする。電磁接触器接点６をオフにした後、電源部３の平滑コンデンサＣが所定電圧になると、接点ＳＷ１、２をオンとし、平滑コンデンサＣの一端、ＳＷ２、Ｒ１、Ｒ２、接点Ｓ１又はＳ２、モータのコイル、モータの絶縁抵抗Ｒｘ、大地Ｇ２、Ｇ１、ＳＷ１、平滑コンデンサＣの他端の閉回路を形成し、平滑コンデンサＣの電圧をこの閉回路に印加する。検出抵抗Ｒ１の両端の電位差を求め、基準電圧と比較して絶縁抵抗劣化を検出する。１つの絶縁抵抗劣化装置で複数のモータの絶縁劣化を検出でき、省スペースで安価に構成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの絶縁劣化を検出する絶縁抵抗劣化検出装置に関する。

モータを長年使用し続けると、その使用環境等に応じてモータの絶縁が劣化する。この絶縁の劣化による漏洩電流により漏洩遮断機が作動し、該モータを使用した装置が突然作動を停止する。このような場合、モータに問題があるものか、駆動装置に問題があるものか不明であり、突然停止の原因調査に時間がかかり、このモータを使用している装置や製造ラインの停止が長期化する傾向にある。

モータの絶縁劣化を検出する方法として、上述したように漏洩電流検出によって検出する方法が一般的であった。しかし、従来の漏電検出器等による検出方法では、漏洩電流がかなり大きな値になるモータの絶縁劣化が進んだ段階でしか検出できないという問題があった。

そこで、本願出願人は、三相交流電源を整流し直流電源に変換する電源部と、インバータ回路等の直流電源を交流に変換してモータを駆動するモータアンプを備えたモータ駆動装置において、電源部が備える平滑コンデンサの電圧を利用して、安価にモータの絶縁抵抗劣化を検出できるモータ駆動装置を提案した（特許文献１参照）。

特許第３７５１３００号公報

前述した特許文献１に記載されたモータ駆動装置に用いられるモータ絶縁抵抗劣化検出装置は、モータ駆動アンプに設けられているものであり、モータ駆動装置がモータを駆動するモータ駆動アンプを複数有する場合、このモータ駆動アンプ毎に該モータ駆動アンプで駆動されるモータの絶縁抵抗劣化検出手段を設けねばならず、その分、広いスペースが必要とされ、かつ、コスト高となっていた。

そこで、本発明の目的は、安価に、かつ、複数のモータを駆動するモータ駆動装置において、順次モータを選択してその絶縁抵抗劣化を検出できるモータの絶縁抵抗劣化検出装置を提供することにある。

本願請求項１に係る発明は、電源スイッチを介して交流電源から供給された電力を整流回路で整流し、かつコンデンサで平滑化する電源部と、該電源部からの直流電圧を交流に変換してそれぞれのモータを駆動する複数のモータ駆動アンプを備えたモータ駆動装置によって駆動されるモータの絶縁抵抗劣化検出装置であって、前記コンデンサの一端を大地に接続する接点と、前記モータ駆動装置からの前記電源スイッチをオフとする信号に基づいて前記の接点をオンとする手段と、前記コンデンサの他端とモータコイル間に接続され、前記オンとされた接点、コンデンサ、モータコイルおよび大地で閉回路を形成し、該形成した閉回路に流れる電流を検出し、モータの絶縁抵抗劣化を検出する絶縁抵抗劣化検出手段と、前記電源部に接続された複数のモータの中から任意の一つを選択し、該選択したモータコイルによって前記閉回路を形成するよう接続するモータ選択手段とを備え、複数のモータの中から、選択したモータの絶縁抵抗劣化の検出を行うことができるようにしたものである。又、請求項２に係る発明は、前記モータ選択手段により、前記閉回路を形成させる手段をリレー、電磁接触器又は半導体スイッチにしたものである。
請求項３に係る発明は、このような絶縁抵抗劣化検出装置を備えたモータ駆動装置である。

絶縁抵抗劣化検出装置１台で、複数のモータの絶縁抵抗劣化を検出でき、大きなスペースを必要とせず、かつ安価に構成できるものである。

図１は、本発明の一実施形態の絶縁抵抗劣化検出装置とモータ駆動装置の要部ブロック回路図である。
図１において、符号２はモータ駆動装置であり、該モータ駆動装置２は、３相交流電源を整流回路７により直流電源に変換する電源部３と、直流電源から任意の交流電源に変換してモータ５、５’を駆動するモータ駆動アンプ４、４’で構成されている。また、符号１は、モータの絶縁抵抗劣化を検出する絶縁抵抗劣化検出装置である。この実施形態では、電源部３に２つのモータ駆動アンプ４、４’が接続された例を示しており、電源部３には１又は複数のモータ駆動アンプが接続される。

モータ駆動装置２の電源部３は、３相交流電源から電磁接触器接点６を介して入力された電力を整流し直流電源に変換するダイオード等で構成される整流回路７と該整流回路７で整流された直流出力を平滑する平滑コンデンサＣを備えている。

また、モータ駆動アンプ４、４’は、ＩＧＢＴ等で構成されたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１’〜Ｑ６’と該スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１’〜Ｑ６’とそれぞれ並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ６、Ｄ１’〜Ｄ６’で構成されたインバータ回路で構成されている。
電源部３の整流回路７の出力ライン（ＤＣリンク部）にはモータ駆動アンプ４、４’が接続され、該モータ駆動アンプ４、４’には直流電圧が供給される。
このモータ駆動装置２の制御装置９からの指令に基づいて、図示していない制御回路によって、モータ駆動アンプ４、４’の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１’〜Ｑ６’は、ＰＷＭ制御されて、第１，第２の各モータ５、５’を駆動制御する。又、該制御装置９からの指令に基づいて、電磁接触器接点６の接点をオン、オフ制御するものである。

上述したモータ駆動装置２の構成は、従来のモータ駆動装置とほぼ変わる所はない。 本発明の絶縁抵抗劣化検出装置１は、このようなモータ駆動装置２で駆動される第１，第２のモータ５、５’の絶縁抵抗劣化を検出するようにしたものである。

絶縁抵抗劣化検出装置１は、コントローラ１０、選択手段１１，接点ＳＷ１、ＳＷ２、接点Ｓ１、Ｓ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、絶縁アンプ１２、基準電圧発生手段１３、比較器１４、平滑コンデンサＣの両端電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４、平滑コンデンサＣに充電された電荷を放電させる放電抵抗Ｒ５を備える。

制御装置９から出力される電磁接触器接点６の接点をオフとさせる信号がコントローラ１０にも入力される。又、平滑コンデンサＣのマイナス側の直流電源出力ラインは接点ＳＷ１によって、大地に接続されるように構成され、平滑コンデンサＣのプラス側の直流電源出力ラインは接点ＳＷ２、検出抵抗Ｒ１、保護抵抗Ｒ２、及び接点Ｓ１を介してモータ５、５’の１相のコイルに接続されるよう構成されている。上述した接点ＳＷ１、ＳＷ２及び接点Ｓ１、Ｓ２は、リレーの接点、電磁接触器、半導体スイッチ等で構成される。

又、検出抵抗Ｒ１の両端には絶縁アンプ１２が接続され、この検出抵抗Ｒ１の電位差を増幅し、比較器１４に出力するよう構成され、比較器１４は基準電圧発生手段１３からの基準電圧と、絶縁アンプ１２出力を比較するように構成される。

次に、絶縁劣化検出動作について説明する。モータの絶縁劣化を検出するときには、モータ駆動アンプ４、４’の動作を停止させた状態とし、選択手段１１により、モータの絶縁劣化を検出するモータを選択する。コントローラ１０は、選択手段１１で選択されたモータに対応する接点を閉じる。この実施形態では、モータ５が選択されると接点Ｓ１が閉じられ、モータ５’が選択されると接点Ｓ２が閉じられる。そして、制御装置９から指令を出し電磁接触器接点６を閉じる。３相電源からの電力は整流回路７により整流されて平滑コンデンサＣが充電される。所定時間経過後の十分に平滑コンデンサＣが充電された状態で、制御装置９から電磁接触器接点６を開く指令を出力して該電磁接触器接点６を開く。この制御装置９からの電磁接触器接点６を開く指令は、絶縁抵抗劣化検出装置１のコントローラ１０にも入力され、コントローラ１０はこの信号を受信すると、抵抗Ｒ３、Ｒ４で分圧した分圧電圧を入力し、予め設定された電圧と比較する。

電磁接触器接点６が開かれると、平滑コンデンサＣに充電された電荷は放電抵抗Ｒ５を通じてゆっくり放電され、このときの電圧を抵抗Ｒ３、Ｒ４で分割してこの分割された電圧をコントローラ１０で検出し、予め設定された電圧に到達した時点で、コントローラ１０は、モータ絶縁劣化検出指令を出力して接点ＳＷ１、ＳＷ２をオンさせる。これにより、平滑コンデンサＣの充電電圧を、検出抵抗Ｒ１を介して選択されたモータ５又は５’のモータコイルに印加することになる。すなわち、平滑コンデンサＣのマイナス側の電源出力ラインは、接点ＳＷ２、検出抵抗Ｒ１、保護抵抗Ｒ２、接点Ｓ１又は接点Ｓ２、モータ５又はモータ５’の１相のモータコイル、モータ５又は５’の絶縁抵抗Ｒｘ又はＲｘ’（モータの寄生コンデンサを含む）、接地Ｇ２，Ｇ１、接点ＳＷ１、平滑コンデンサＣのマイナス側端子の閉回路が形成される。この閉回路に平滑コンデンサＣの充電電圧に印加され、モータの対地間絶縁抵抗Ｒｘ又は抵抗Ｒｘ’に応じた電流（漏洩電流）がこの閉回路に流れる。この電流によって発生する検出抵抗Ｒ１の両端の電位差が絶縁アンプ１２で増幅されて、比較器１４で基準電圧発生手段１３からの基準電圧と比較され、この基準電圧より絶縁アンプ１２の出力電圧が高ければ、該比較器から絶縁劣化信号を出力する。この絶縁劣化信号は、図示していないランプ等の表示器に入力して、選択したモータの絶縁劣化を知らせる。もしくは、この絶縁劣化信号を制御装置９に入力して制御装置９が有する表示器等に表示させるようにする。

選択したモータの絶縁抵抗Ｒｘ又は抵抗Ｒｘ’が劣化していると、前述した閉回路に流れる電流（漏洩電流）は大きくなり、検出抵抗Ｒ１の両端の電位差が大きくなり、絶縁アンプ１２からの出力電圧が大きくなる。そして、この電圧が基準電圧を超えていると比較器１４より絶縁劣化信号が出力されるものである。以下、選択手段１１でモータを順次選択してモータの絶縁抵抗劣化をそれぞれ検出する。

このように、モータの絶縁劣化を簡単に検出できる。そして、このモータの絶縁劣化検出のために使用する電源は、平滑コンデンサＣに充電されたエネルギーであるから、安価に、モータの絶縁劣化を簡単に検出することができるものである。

なお、上述した実施形態では、接点ＳＷ２を設けたが、この接点ＳＷ２は必ずしも設ける必要はない。平滑コンデンサＣのプラス側の直流電源出力ラインと検出抵抗Ｒ１の一端を直接接続しておき、コントローラ１０は、抵抗Ｒ３、Ｒ４で分圧された平滑コンデンサの電圧が予め設定された電圧に達したとき、出力されるモータ絶縁劣化検出指令で接点ＳＷ１を閉じると共に、選択手段１１で選択したモータの接点（Ｓ１又はＳ２）を閉じて、前記閉回路を形成させるようにしてもよいものである。

さらに、本実施形態では、平滑コンデンサＣの電圧を検出する分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４、放電抵抗Ｒ５を絶縁抵抗劣化検出装置１に設けるようにしたが、モータ駆動装置２自体が、このような平滑コンデンサＣの電圧を検出する分圧抵抗や放電抵抗を備えるものである。この場合には、このモータ駆動装置が備える分圧抵抗により検出される平滑コンデンサＣの電圧を絶縁抵抗劣化検出装置１に入力するようにすればよいものである。

さらに、電磁接触器接点６を所定時間以上閉じた状態で、平滑コンデンサＣの充電電圧が所定値となり、その変動が少ないような場合は、上述した平滑コンデンサＣの電圧を検出する分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４、放電抵抗Ｒ５を設けずに、コントローラ１０は、電磁接触器接点６を開とさせる信号を制御装置９から受信して、所定時間経過した時点で、モータ絶縁劣化検出指令を出力して接点ＳＷ１、ＳＷ２を閉じ閉回路を形成し、該閉回路に平滑コンデンサＣの充電電圧を印加するようにしてもよいものである。

本発明の一実施形態の絶縁抵抗劣化検出装置とモータ駆動装置の要部ブロック回路図である。

符号の説明

１ 絶縁抵抗劣化検出装置
２ モータ駆動装置
３ 電源部
４、４’ モータ駆動アンプ
５、５’ モータ
６ 電磁接触器接点
７ 整流回路
９ 制御装置
１０ コントローラ
１１ 選択手段
１２ 絶縁アンプ
１３ 基準電圧発生手段
１４ 比較器

Claims (3)

1. 電源スイッチを介して交流電源から供給された電力を整流回路で整流し、かつコンデンサで平滑化する電源部と、該電源部からの直流電圧を交流に変換してそれぞれのモータを駆動する複数のモータ駆動アンプを備えたモータ駆動装置によって駆動されるモータの絶縁抵抗劣化検出装置であって、
   前記コンデンサの一端を大地に接続する接点と、
   前記モータ駆動装置からの前記電源スイッチをオフとする信号に基づいて前記の接点をオンとする手段と、
   前記コンデンサの他端とモータコイル間に接続され、前記オンとされた接点、コンデンサ、モータコイルおよび大地で閉回路を形成し、該形成した閉回路に流れる電流を検出し、モータの絶縁抵抗劣化を検出する絶縁抵抗劣化検出手段と、
   前記電源部に接続された複数のモータの中から任意の一つを選択し、該選択したモータのモータコイルによって前記閉回路を形成するよう接続するモータ選択手段と、
   を備えたことを特徴とするモータの絶縁抵抗劣化検出装置。
2. 前記モータ選択手段により、前記閉回路を形成させる手段は、リレー、電磁接触器又は半導体スイッチを用いることを特徴とする請求項１に記載のモータの絶縁抵抗劣化検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータの絶縁抵抗劣化検出装置を備えたモータ駆動装置。

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