JP2011072062A - 単一のインバータによる複数台のｂｌｄｃ三相直流モータの不良検出方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、単一のインバータにて運転する複数のＢＬＤＣ三相直流モータの不良の有無と特定ができるようにした不良検出方法と装置を新規に提供することにある。
【解決手段】 本発明は複数台のＢＬＤＣ三相直流モータを単一のインバータにて運転する際に、該モータ数より１つ少ない電流センサのそれぞれに該モータ中の１台の一相を直列に連結するとともに、該各センサに残りのすべてのモータの前記一相と異なる二相づつを各別に連結し、該インバータの出力切替と各相の＋，−または０の電流値出力の相違により不良モータの有無と不良モータを特定するようにしたことを特徴とする単一のインバータによる複数台のＢＬＤＣ三相直流モータの不良検出方法とその装置にある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、単一のインバータにて運転する複数台のＰＭＳＭ（Permanent Ｍagnet Ｓynchronous Ｍotor＝永久磁石同期電動機）を含むＢＬＤＣ（Blush Less Direct Current）三相直流モータの中の不良モータの有無と不良モータを特定する検出方法、およびその装置に関するものである。

本願出願人は、複数のＰＭＳＭ（ＢＬＤＣ三相直流モータの１種）の運転時に、１台のインバータによる効率的な方式で複数のＰＭＳＭの同期状態を監視する制御装置および制御方法を特願２００８−３３５３８２にて提案した。

該提案は、複数のＰＭＳＭの制御装置であって、常用交流電源を直流電源に整流するコンバータ部と、該コンバータ部から出力する直流電源を平滑にする平滑回路部と、該平滑回路部から出力する直流電源を三相交流電源に変換するインバータ部と、該インバータ部から複数のＰＭＳＭに供給出力する三相交流電源において選択された相互に異なる相の出力電流の合成を検知する電流センサおよび該電流センサの検知結果によって前記インバータ部の駆動を制御する制御部を含むことを特徴とする複数のＰＭＳＭの制御装置であり、前記複数のＰＭＳＭは２台または３台単位でグループ化し、前記電流センサは該グループ内の各ＰＭＳＭに接続する出力ライン中の各１相または２相の出力ラインにそれぞれ接続し、且つ該電流センサを接続した各出力ラインは相互に異なる相であることを特徴とするものである。

特願２００８−３３５３８２

上記の発明は、インバータ部からそれぞれのＰＭＳＭに供給する三相交流の零相電流を検知することによって、複数のＰＭＳＭの同期状態を監視することができるようにした発明であるが、複数のＰＭＳＭを１台に仮想して監視するため、複数台のモータのなかの不良モータの有無および不良モータがあった場合にそれを検出して特定することはできないという課題があり、運転不良が生じたときは複数台のモータをグループ単位で停止しなければならず、正常なモータは通常に運転しつつ不良モータのみを停止して修繕または交換するという効率的なメンテナンス作業を行うことができないという課題があった。

本発明は、複数台のＢＬＤＣ三相直流モータを単一のインバータにて運転する際に、該モータ数より１つ少ない電流センサ（Current Transformer）のそれぞれに該モータ中の１台の一相を直列に連結するとともに、該各センサに残りのすべてのモータの前記一相と異なる二相づつを各別に連結し、該インバータの出力切替と各相の＋，−または０の電流値出力の相違により不良モータの有無と不良モータを特定するようにして、かかる課題を解決するようにしたのである。

また、各ＢＬＤＣ三相直流モータに不良モータの運転を停止するリレースイッチを設けて、正常なモータを運転しながら不良モータのみを停止することができるようにしたのである。

本発明は、電流センサと出力切替の組み合わせという簡易な方法によって単一のインバータにて運転する複数のＢＬＤＣ三相直流モータの不良の有無と、不良モータを特定して検出することができるという効果を生ずる。

各ＢＬＤＣ三相直流モータにリレースイッチを備えることで、正常なモータを運転しながら不良モータのみを運転停止することができるという効果を生ずる。

本発明のＢＬＤＣ三相直流モータを２台とした例を示す配線図 ＢＬＤＣ三相直流モータを３台とした例を示す配線図 同、４台とした例を示す配線図 各モータにリレースイッチを設けた実施例を示す配線図

本発明は、複数台のＢＬＤＣ三相直流モータを単一のインバータにて運転する際に、該モータ数より１つ少ない電流センサのそれぞれに該モータ中の１台の一相を直列に連結するとともに、該各センサに残りのすべてのモータの前記一相と異なる二相づつを各別に連結し、該インバータの出力切替と各相の＋，−または０の電流値出力の相違により不良モータの有無と不良モータを特定するようにしたのである。また不良の検出に連携するリレースイッチを設けることで、不良モータのみを運転停止することができるようにしたのである。

以下添付図面に基づいて、本発明の実施例について詳細に説明する。
図１の配線図は単一のインバータにて２台のＢＬＤＣ三相直流モータを運転する例を示すもので、インバータ１と２台のモータＭ１，Ｍ２の間にモータ数より１つ少ない１個の電流センサＣＴ１を設け、この電流センサＣＴ１にマスターモータとするモータＭ１のＵ相ケーブルＭ１Ｕと、モータＭ２のＶ相ケーブルＭ２ＶとＷ相ケーブルＭ２Ｗを連結して配線し、モータＭ１のＶ相ケーブルＭ１ＶとＷ相のケーブルＭ１ＷおよびモータＭ２のＵ相ケーブルＭ２Ｕは電流センサＣＴ１に連結しないでパスさせ、電流センサＣＴ１に連結した各Ｕ，Ｖ，Ｗ相ケーブルとパスした他のケーブルを同相ごとに１つにして、Ｕ相ケーブルをインバータ１のスイッチＳＷ１とＳＷ４、Ｖ相ケーブルをスイッチＳＷ２とＳＷ５、Ｗ相ケーブルをスイッチＳＷ３とＳＷ６の出力切替スイッチ接続する。スイッチＳＷ１とＳＷ２とＳＷ３、スイッチＳＷ２とＳＷ４とＳＷ６はそれぞれ１本に連結してインバータ１に接続している。

このようにして単一のインバータ１にて２台のＢＬＤＣ三相直流モータＭ１，Ｍ２を運転する場合の出力の切替のセクター（sector）、すなわち出力切替スイッチの組合わせは次の表１の１〜６のいずれかのパターンとなる。

セクター１を選択してスイッチＳＷ１とＳＷ５をＯＮにしたパターンでは、２台のモータＭ１，Ｍ２がともに正常であるなら、電流センサＣＴ１にはＵ相の正方向電流とＶ相の逆方向電流が流れるので、これらは互いに相殺されて電流センサＣＴ１の出力電流は交流条件によって０になる。

しかし、もしモータＭ１が不良であれば、表１の下段（Motor 1 不良時 CT Signal）に示すように電流センサＣＴ１にＶ相の逆方向電流のみが流れることとなる。またモータＭ２が不良であるときは電流センサＣＴ１にＵ相の正方向電流だけが流れる（Motor 2 不良時 CT Signal）こととなるのである。

同様にしてセクター２を選択してスイッチＳＷ１とＳＷ６をＯＮにしたパターンでモータＭ１が不良であれば、電流センサＣＴ１にＷ相の逆方向電流のみが流れ、モータＭ２が不良であるときは電流センサＣＴ１にＵ相の正方向電流だけが流れることとなる。

したがって、セクター１とセクター２のいずれかを選択した時に電流センサＣＴ１の電流値が＋，−または０であることの判別によって不良モータの有無と、不良モータの特定ができることとなる。

なお、セクター４のパターンを選択してモータＭ１が不良のときはＶ相の正方向電流のみが流れ、モータＭ２が不良の時はＵ相の逆方向電流が流れることとなり、あるいはセクター５のパターンを選択したときにモータＭ１が不良のときはＷ相の正方向電流のみが流れ、モータＭ２が不良のときはＵ相の逆方向電流のみが流れることとなるので、セクター４，５の選択と電流センサＣＴ１の電流出力値とからによっても同様にしてモータＭ１，Ｍ２のうちの不良モータの有無とその特定をすることができるものである。

図２の配線図は単一のインバータ１にて３台のＢＬＤＣ三相直流モータＭ１〜Ｍ３を運転する例を示すもので、インバータとモータ間にモータ数より１つ少ない２個の電流センサＣＴ１，ＣＴ２を設け、マスターモータとするＢＬＤＣ三相直流モータＭ１のＵ相のケーブルＭ１Ｕを２個の電流センサＣＴ１，ＣＴ２に直列に連結して配線し、残るＶ相ケーブルＭ１ＶとＷ相ケープルＭ１Ｗは電流センサに連結せず、モータＭ２のＶ相ケーブルＭ２ＶとＷ相ケーブルＭ２Ｗを電流センサＣＴ１に連結し、Ｕ相ケーブルＭ２Ｕは電流センサに連結せず、またモータＭ３のＶ相ケーブルＭ３ＶとＷ相ケーブルＭ３Ｗを電流センサＣＴ２に連結してＵ相ケーブルＭ３Ｕは電流センサに連結しないでバスさせるのである。
以上のように電流センサＣＴ１，ＣＴ２に連結した、または連結せずにパスした各Ｕ，Ｖ，Ｗ相ケーブルをひとつに結線して出力切替スイッチに接続する構成は前例と同じである。

この場合のスイッチ選択のセクターパターンは前例と同じであるが、モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３のいずれかの不良時に現れる電流値は表３のようになる。

以上のように、単一のインバータにて運転する３台のＢＬＤＣ三相直流モータとモータ数より１つ少ない２個の電流センサを用いるときも、不良モータの有無とその特定を即座に判定することができるのである。このようにしてＢＬＤＣ三相直流モータを３台とするときもセクターの選択と各電流センサＣＴ１，ＣＴ２の出力する電流の信号値が＋，−または０であることの判別によって不良モータの有無と、不良モータの特定ができることとなる。

図４はＢＬＤＣ三相直流モータを４台、電流センサを３個とした例を示す配線図であるが、同様にして不良モータの有無とその特定をすることができる。すなわち、単一のインバータにてＮ台のＢＬＤＣ三相直流モータを運転するときに、Ｎ−１台の電流センサＣＴ₁〜ＣＴ_N-1を用いることで、不良モータの有無とその不良モータを特定することができることとなるのである。

図４は前記した２台のＢＬＤＣ三相直流モータＭ１とＭ２を運転する例において、モータＭ１，Ｍ２にリレースイッチＲ１，Ｒ２を設けた実施例を示すもので、不良モータがあって、それが特定された際にリレースイッチが連動して不良モータのみを停止するようにしたのである。不良モータのみを停止するので修繕または交換などのメンテナンス作業を効率よく行うことができるものとなる。運転するＢＬＤＣ三相直流モータ数が増加しても同様にしてリレースイッチを設けることができる。

以上の説明は、本発明の代表的な実施例を示すものであって、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、特許請求範囲の技術的範囲において、本発明が属する技術分野の当業者による変更実施が容易に可能な範囲を当然に含むものである。

本発明は、単一のインバータで運転する複数のＢＬＤＣ三相直流モータの不良モータの有無とその特定を簡易に行うことができる方法，装置として広く利用することができる。

１は単一のインバータ
Ｍ１〜Ｍ４はＢＬＤＣ三相直流モータ
Ｍ１〜４Ｕは各モータのＵ相ケーブル
Ｍ１〜４Ｖは各モータのＶ相ケーブル
Ｍ１〜４Ｗは各モータのＷ相ケーブル
ＣＴ１〜ＣＴ３は電流センサ
Ｒ１〜Ｒ２はリレースイッチ

Claims (3)

1. 複数台のＢＬＤＣ三相直流モータを単一のインバータにて運転する際に、該モータ数より１つ少ない電流センサのそれぞれに該モータ中の１台の一相を直列に連結するとともに、該各センサに残りのすべてのモータの前記一相と異なる二相づつを各別に連結し、該インバータの出力切替と各相の＋，−または０の電流値出力の相違により不良モータの有無と不良モータを特定するようにしたことを特徴とする単一のインバータによる複数台のＢＬＤＣ三相直流モータの不良検出方法。
2. 複数台のＢＬＤＣ三相直流モータと、該モータを運転する単一のインバータとの間に該モータ数より１つ少ない電流センサを設け、該モータ中の１台のモータの一相を各電流センサに直列連結し、残りのすべてのモータの前記一相と異なる二相づつを各別の電流センサに連結し、電流センサに連結した相と連結しない相を各同相ごとに該インバータに設けた出力切替スイッチに連結したことを特徴とする単一のインバータによる複数台のＢＬＤＣ三相直流モータの不良検出装置。
3. 各ＢＬＤＣ三相直流モータに不良モータの運転を停止するリレースイッチを設けた請求項２に記載の装置。

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