JP6929434B2 - 電動機駆動装置及び冷凍サイクル適用機器 - Google Patents

Description

本発明は、電動機駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器に関する。

従来から、電動機の固定子巻線を複数の異なる結線状態のいずれかに切替える結線切替装置と、上記電動機を駆動するインバータと、上記インバータを制御する制御部とを備える電動機駆動装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第４６１９８２６号

特許文献１に記載された技術では、巻線を切替える際に結線切替装置を動作させるが、結線切替装置に不具合があると、急激な電圧或いは電流の変化が発生し、過電圧による電動機の損傷、過電流による電動機の減磁などを招く恐れがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、結線切替装置に不具合がある場合にも、過電圧による電動機の損傷、過電流による電動機の減磁等を防ぐことができる電動機駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電動機駆動装置は、
３相の巻線を有する電動機を駆動する電動機駆動装置であって、
切替信号に応じて前記電動機の巻線の結線状態を切替える結線切替装置と、
前記電動機に周波数及び電圧値が可変の交流電圧を印加するインバータと、
前記電動機に流れる３相交流電流を検出する電流検出部、及び前記３相交流電流を、トルク電流成分と励磁電流成分とに変換する３相２相変換部を有し、前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを備え、
前記トルク電流成分及び前記励磁電流成分の少なくとも一方について、高調波成分の量が、前記結線切替装置に故障がないときに比べて多いときに前記インバータが停止する。

本発明によれば、結線切替装置の不具合を検出することができ、従って、過電圧による電動機の損傷、過電流による電動機の減磁等を防ぐことができる。

空気調和機の冷凍サイクルの一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１の電動機駆動装置を示す図である。 図２のインバータの構成を示す図である。 図１の電動機の巻線と結線切替装置とを詳細に示す配線図である。 図２の結線切替装置の切替器の詳細を示す配線図である。 （ａ）及び（ｂ）は、電動機の異なる結線状態における巻線を概念的に示す図である。 実施の形態１で用いられる制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図７の電圧指令演算部の構成例を示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、故障状態にある結線切替装置を示す配線図である。 （ａ）及び（ｂ）は、結線切替が故障しているときの、巻線の接続状態を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、巻線が図１０（ａ）の状態にあるときのインバータ出力電流の波形、及び励磁電流成分及びトルク電流成分の波形を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、巻線が図１０（ｂ）の状態にあるときのインバータ出力電流の波形、及び励磁電流成分及びトルク電流成分の波形を示す図である。 図７の故障検出部１３０の構成例を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、巻線が図１０（ａ）の状態にあるときの各相から見たインピーダンスを簡易的に示した図を示す。 （ａ）〜（ｃ）は、巻線が図１０（ｂ）の状態にあるときの各相から見たインピーダンスを簡易的に示した図を示す。 実施の形態１における、故障の態様の判定方法を表形式で示す図である。 本発明の実施の形態２の電動機駆動装置を示す図である。 実施の形態２で用いられる制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３の電動機駆動装置を示す図である。 実施の形態３における、電流検出素子を、電動機の固定子巻線及び結線切替装置とともに示す配線図である。 実施の形態３で用いられる制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図２１の故障検出部１３０ｃの構成例を示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３において、結線切替が故障しているときの、巻線の接続状態及び巻線に流れる電流を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、巻線が図２３（ａ）の状態にあるときの巻線電流の波形、及び巻線が図２３（ｂ）の状態にあるときの巻線電流の波形を示す図である。 実施の形態３における、故障の態様の判定方法を表形式で示す図である。 本発明の実施の形態４の電動機駆動装置を示す図である。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電動機駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

冷凍サイクル適用機器の一例は、空気調和機であり、以下の実施の形態は、本発明を、空気調和機の圧縮機を駆動する電動機の駆動装置に適用したものである。

最初に、空気調和機の一例における冷凍サイクルを、図１を参照して説明する。
図１の冷凍サイクル９００は四方弁９０２の切替動作により暖房運転又は冷房運転をすることができる。

暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室内熱交換器９０６、膨張弁９０８、室外熱交換器９１０及び四方弁９０２を通って圧縮機９０４に戻る。冷房運転時には、破線矢印で示すように、冷媒が圧縮機９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室外熱交換器９１０、膨張弁９０８、室内熱交換器９０６及び四方弁９０２を通って圧縮機９０４に戻る。

暖房運転時には、室内熱交換器９０６が凝縮器として作用して熱放出を行い、室外熱交換器９１０が蒸発器として作用して熱吸収を行う。冷房運転時には、室外熱交換器９１０が凝縮器として作用して熱放出を行い、室内熱交換器９０６が蒸発器として作用し、熱吸収を行う。膨張弁９０８は、冷媒を減圧して膨張させる。圧縮機９０４は可変速制御される電動機７によって駆動される。

実施の形態１．
図２は、本発明の実施の形態１の電動機駆動装置２を、電動機７とともに示す概略配線図である。
図示の電動機駆動装置２は、電動機７を駆動するためのものであり、交流電源入力端子３ａ、３ｂと、リアクトル８と、整流回路１０と、コンデンサ２０と、インバータ３０と、結線切替装置６０と、制御電源生成回路８０と、母線電流検出手段８５と、故障表示器８７と、制御装置１００とを有する。

制御装置１００は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を備えたマイコン（マイクロコンピュータ）、或いはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等で構成されていても良く、専用のハードウェアで構成されていても良い。以下では、マイコンで構成されているものとして説明する。

交流電源入力端子３ａ、３ｂは、外部の交流電源４に接続され、交流電源入力端子３ａ、３ｂには交流電源４から交流電圧が印加される。印加される電圧は例えば振幅（実効値）が１００Ｖ、２００Ｖ等であり、周波数が５０Ｈｚ、６０Ｈｚ等である。

整流回路１０は、交流電源４から入力端子３ａ、３ｂ及びリアクトル８を介して交流電力を受けて整流する。整流回路１０は、ダイオード等の整流素子１１〜１４をブリッジ接続することで形成された全波整流回路である。

コンデンサ２０は、整流回路１０で整流された直流電圧を平滑化して、直流電圧Ｖ２０を出力する。

インバータ３０は、図３に示すように、インバータ主回路３１０と、駆動回路３５０とを有し、インバータ主回路３１０の入力端子がコンデンサ２０の電極に接続されている。
整流回路１０の出力、コンデンサ２０の電極、インバータ主回路３１０の入力端子を結ぶ線を直流母線と言う。

インバータ３０は、制御装置１００に制御されて、インバータ主回路３１０の６つのアームのスイッチング素子３１１〜３１６がオン、オフ動作し、周波数可変で電圧値が可変の３相交流電流を生成し、電動機７に供給する。スイッチング素子３１１〜３１６には、還流用の整流素子３２１〜３２６が並列接続されている。

電動機７は、３相永久磁石同期電動機であり、３相の固定子巻線の端部が電動機７の外部に引き出されており、スター結線（Ｙ結線）及びデルタ結線（Δ結線）のいずれかへの切替えが可能なものである。この切替えは、結線切替装置６０により行われる。

図４に、電動機７の固定子巻線及び結線切替装置６０をより詳細に示す。
図示のように、電動機７の、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相から成る３つの相の巻線７１、７２、７３の第１の端部７１ａ、７２ａ、７３ａがそれぞれ外部端子７１ｃ、７２ｃ、７３ｃに接続され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線７１、７２、７３の第２の端部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂがそれぞれ外部端子７１ｄ、７２ｄ、７３ｄに接続され、電動機７の外部との接続が可能となっている。外部端子７１ｃ、７２ｃ、７３ｃには、インバータ３０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線３３１、３３２、３３３が接続されている。

結線切替装置６０は、図示の例では、切替器６１、６２、６３で構成されている。切替器６１、６２、６３としては、電磁的に接点が開閉する電磁接触器が用いられている。電磁接触器には、リレーと呼ばれるものが含まれる。電磁接触器は、例えば図５に示すように構成されており、励磁コイル６１１、６２１、６３１に電流が流されているときと、電流が流されていないときとで、異なる接続状態を取る。
励磁コイル６１１、６２１、６３１は、半導体スイッチ６０４がＯＮのときに、後述の切替電源Ｖ６０からの電流を流すように接続される。半導体スイッチ６０４の開閉は、制御装置１００から出力される切替信号Ｓｃにより制御される。

なお、制御装置１００から出力される切替信号Ｓｃを励磁コイル６１１、６２１、６３１に供給しても良い。これは、制御装置１００（例えばマイコンで構成される）が、信号Ｓｃとして十分な電流を流すことができるように構成されている場合に可能である。

切替器６１の共通接点６１ｃは、接続線６１ｅを介して端子７１ｄに接続され、常閉接点６１ｂは、中性点ノード６４に接続され、常開接点６１ａは、インバータ３０のＶ相の出力線３３２に接続されている。
切替器６２の共通接点６２ｃは、接続線６２ｅを介して端子７２ｄに接続され、常閉接点６２ｂは、中性点ノード６４に接続され、常開接点６２ａは、インバータ３０のＷ相の出力線３３３に接続されている。
切替器６３の共通接点６３ｃは、接続線６３ｅを介して端子７３ｄに接続され、常閉接点６３ｂは、中性点ノード６４に接続され、常開接点６３ａは、インバータ３０のＵ相の出力線３３１に接続されている。

励磁コイル６１１、６２１、６３１に電流が流れていないときは、切替器６１、６２、６３が図示のように、常閉接点側に切替わった状態、即ち、共通接点６１ｃ、６２ｃ、６３ｃが常閉接点６１ｂ、６２ｂ、６３ｂに接続された状態にある。この状態では、電動機７は、Ｙ結線状態にある。

励磁コイル６１１、６２１、６３１に電流が流れているときは、切替器６１、６２、６３が図示とは逆に、常開接点側に切替わった状態、即ち、共通接点６１ｃ、６２ｃ、６３ｃが常開接点６１ａ、６２ａ、６３ａに接続された状態にある。この状態では、電動機７は、Δ結線状態にある。

以下では、切替器６１、６２、６３の各々に関し、常閉接点側に切り替わった状態を、Ｙ結線用切替状態と言い、常開接点側に切り替わった状態を、Δ結線用切替状態という。
また切替器６１、６２、６３はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の切替器と呼ばれる。

ここで、電動機７としてＹ結線及びΔ結線のいずれかへの切替えが可能なものを用いることの利点について図６（ａ）及び（ｂ）を用いて以下説明する。

図６（ａ）はＹ結線としたときの固定子巻線７１、７２、７３の接続状態、図６（ｂ）はΔ結線としたときの固定子巻線７１、７２、７３の接続状態をそれぞれ概念的に示す。
Ｙ結線時の線間電圧をＶ_Ｙ、流れ込む電流をＩ_Ｙとし、Δ結線時の線間電圧をＶ_Δ、流れ込む電流をＩ_Δとし、各相の巻線に掛かる電圧が互いに等しいとすると、
Ｖ_Δ＝Ｖ_Ｙ／√３ （１）
の関係があり、このとき、
Ｉ_Δ＝√３×Ｉ_Ｙ （２）
の関係がある。

Ｙ結線時の電圧Ｖ_Ｙ及び電流Ｉ_Ｙと、Δ結線時の電圧Ｖ_Δ及び電流Ｉ_Δとが式（１）及び（２）の関係を有するとき、Ｙ結線時とΔ結線時とで電動機に供給される電力が互いに等しい。
つまり電動機に供給される電力が互いに等しいとき、Δ結線の方が電流は大きく、駆動に必要な電圧が低い。

以上の性質を利用し、負荷条件等に応じて結線状態を選択することが考えられる。例えば、低負荷時には、Ｙ結線で低速運転し、高負荷時には、Δ結線で高速運転することが考えられる。このようにすることで、低負荷時の効率を向上させ、高負荷時の高出力化も可能となる。

以下この点につき、空調機の圧縮機を駆動する電動機の場合について、さらに詳しく述べる。
空調機の圧縮機駆動用の電動機７としては、省エネルギー化の要求に応えるため、回転子に永久磁石を用いた同期電動機が広く用いられている。また、近年の空気調和機においては、室温と設定温度との差が大きいときは、電動機７を高速で回転させることで設定温度に早く近づけ、室温が設定温度に近いときは、電動機７を低速で回転させて室温を維持するようにしており、このようにする場合、低速で運転される時間の占める割合が大きい。

同期電動機を用いた場合、回転数が上がると逆起電力が増加し、駆動に必要な電圧値が増加する。この逆起電力は、上記のようにＹ結線の方がΔ結線に比べて高い。

高速での逆起電力を抑制するために、永久磁石の磁力を小さくしたり、固定子巻線の巻き数を減らすことが考えられる。しかし、そのようにすると、同一出力トルクを得るための電流が増加するため、電動機７及びインバータ３０に流れる電流が増加し、効率が低下する。

そこで、回転数に応じて結線状態を切替えることが考えられる。例えば、高速での運転が必要な場合には、Δ結線状態とする。こうすることで、駆動に必要な電圧を（Ｙ結線に比べ）１／√３にすることができる。このため、巻線の巻数を減らす必要もなく、また弱め磁束制御を用いる必要もなくなる。

一方、低速回転では、Ｙ結線状態とすることでΔ結線に比べて電流値を１／√３にできる。さらに、巻線をＹ結線状態で低速での駆動に適したように設計することが可能となり、Ｙ結線を速度範囲の全域にわたり使用する場合に比べて、電流値を低減することが可能となる。この結果、インバータ３０の損失を低減することができ、効率を高めることが可能となる。

以上説明したように、負荷条件に応じて結線状態を切替えることには意義があり、結線切替装置が設けられるのは、このような切替えを可能にするためである。

制御電源生成回路８０は、コンデンサ２０の両電極間の電圧、即ち母線電圧Ｖ２０を受けて降圧し、制御電源Ｖ１００及び切替電源Ｖ６０を生成し、制御電源Ｖ１００を制御装置１００に供給するとともに、切替電源Ｖ６０を結線切替装置６０に供給する。例えば、制御電源Ｖ１００の電圧値は５Ｖ、切替電源Ｖ６０の電圧値は１２Ｖである。切替電源Ｖ６０は、切替器６１、６２、６３の、上記の励磁コイル６１１、６２１、６３１に流れる電流を供給する。

母線電流検出手段８５は、母線電流、即ち、インバータ３０の入力電流Ｉｄｃを検出する。母線電流検出手段８５は、直流母線に挿入されたシャント抵抗を含み、検出結果を示すアナログ信号を制御装置１００に供給する。この信号（検出信号）は、制御装置１００で図示しないＡ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置１００の内部での処理に用いられる。

故障表示器８７は、制御装置１００からの表示制御信号Ｓｆｃに応じて結線切替装置６０の故障を表示する。

制御装置１００は、上記のように、結線切替装置６０による結線状態の切替えを制御するとともに、インバータ３０の動作を制御する。インバータ３０の制御のため、制御装置１００は、ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を生成して、インバータ３０に供給する。

インバータ３０は、上記のようにインバータ主回路３１０のほかに、駆動回路３５０を備えており、該駆動回路３５０がＰＷＭ信号に基づいて駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６を生成して、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６によりスイッチング素子３１１〜３１６のオン、オフを制御し、これにより、周波数可変で電圧可変の３相交流電圧が電動機７に印加されるようにする。

ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６が論理回路の信号レベルの大きさ（０〜５Ｖ）のものであるのに対し、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６は、スイッチング素子３１１〜３１６を制御するのに必要な電圧レベル、例えば＋１５Ｖ〜−１５Ｖの大きさを持つ信号である。また、ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６が、制御装置１００の接地電位を基準電位とするものであるのに対し、駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６は、それぞれ対応するスイッチング素子の負側の端子（エミッタ端子）の電位を基準電位とするものである。

制御装置１００は、図７に示すように、運転制御部１０２、インバータ制御部１１０及び故障検出部１３０を有する。

運転制御部１０２は、図示しない温度センサで検出された室温（空調対象空間の温度）を示す情報Ｔｅｍｐを受け、図示しない操作部、例えばリモコンからの指示Ｃｔｒを受け、空気調和機の各部の動作を制御する。操作部からの指示には、設定温度を示す情報、運転モードの選択、運転開始及び終了の指示等が含まれる。

運転制御部１０２は、例えば、電動機７の固定子巻線をＹ結線とするかΔ結線とするかの決定及び目標回転数の決定を行い、決定に基づいて切替信号Ｓｃ及び周波数指令値ω^＊を出力する。例えば室温と設定温度との差が大きいときはΔ結線とすることを決め、目標回転数を比較的高い値に設定し、起動後上記の目標回転数に対応する周波数まで徐々に上昇する周波数指令値ω^＊を出力する。

目標回転数に対応する周波数に達したら、室温が設定温度に近づくまで、その状態を維持し、室温が設定温度に近くなったら、一旦電動機を停止させ、Ｙ結線に切替え、比較的低い目標回転数に対応する周波数まで徐々に上昇する周波数指令値ω^＊を出力する。目標回転数に対応する周波数に達したら、その後、室温が設定温度に近い状態を維持するための制御を行う。この制御には、周波数の調整、電動機の停止、再起動等が含まれる。

運転制御部１０２はまた、後述のように、故障検出部１３０により結線切替装置６０の故障が検出されたときには、インバータ３０を直ちに停止させる処理を行う。インバータ３０を停止させる処理は、インバータ３０を停止させる信号（停止信号）Ｓｔをインバータ制御部１１０に与えることで行われる。

インバータ制御部１１０は、電流復元部１１１、３相２相変換部１１２、励磁電流指令制御部１１３、電圧指令演算部１１４、電気角位相演算部１１５、２相３相変換部１１６、及びＰＷＭ生成部１１７を有する。

電流復元部１１１は母線電流検出手段８５で検出された電流値Ｉｄｃに基づいて電動機７に流れる相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを復元する。ここで言う電動機７の相電流は、インバータ３０の出力線３３１、３３２、３３３を介して電動機に流れ込む電流であり、インバータ出力電流とも言う。電流復元部１１１は、母線電流検出手段８５で検出される直流電流Ｉｄｃを、ＰＷＭ生成部１１７からのＰＷＭ信号に基づいて定められるタイミングでサンプリングすることで、相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを復元する。
このように相電流の復元する処理は、相電流の検出の一態様である。

３相２相変換部１１２は、電流復元部１１１により復元された電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを、後述の電気角位相演算部１１５で生成される電気角位相θを用いて励磁電流成分（ｄ軸電流）ｉｄ及びトルク電流成分（ｑ軸電流）ｉ_ｑで表わされるｄ−ｑ軸の電流値に変換する。

励磁電流指令制御部１１３は、トルク電流成分ｉ_ｑを基にして、電動機７を駆動するために最も効率が良くなる最適な励磁電流指令値（ｄ軸電流指令値）ｉ_ｄ ^＊を求める。
なお、図７においてはトルク電流成分ｉ_ｑを基にして励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を求めているが、励磁電流成分ｉ_ｄ、或いは周波数指令値ω^＊を基にして励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を求めても同様の効果を得ることができる。

励磁電流指令制御部１１３は、トルク電流成分ｉ_ｑ（又は、励磁電流成分ｉ_ｄ若しくは周波数指令値ω^＊）に基づいて、出力トルクが所定値以上（あるいは最大）、すなわち電流値が所定値以下（あるいは最小）となる電流位相角β_ｍ（図示せず）となるような励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を出力する。

電圧指令演算部１１４は、３相２相変換部１１２より得られた励磁電流成分（ｄ軸電流）ｉ_ｄ及びトルク電流成分（ｑ軸電流）ｉ_ｑと、周波数指令値ω^＊と、励磁電流指令制御部１１３より得られた励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊とに基づいて、電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊及びＶ_ｑ ^＊を出力する。

図８は、図７の電圧指令演算部１１４の構成例を示す図である。図８に示される電圧指令演算部１１４は、周波数推定部１１４１と、減算部１１４２、１１４４、１１４６と、制御部１１４３、１１４５、１１４７とを有する。

周波数推定部１１４１は、励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑと、励磁電圧指令値（ｄ軸電圧指令値）Ｖ_ｄ ^＊及びトルク電圧指令値（ｑ軸電圧指令値）Ｖ_ｑ ^＊とに基づいて、電動機７の周波数を推定して、周波数推定値ω_ｅｓｔを生成する。

減算部１１４２は、周波数指令値ω^＊と周波数推定部１１４１により生成された周波数推定値ω_ｅｓｔとの差分（ω^＊−ω_ｅｓｔ）を求める。
制御部１１４３は、減算部１１４２で求められた差分（ω^＊−ω_ｅｓｔ）に基づいて、例えば比例積分（ＰＩ）制御により、周波数推定値ω_ｅｓｔが周波数指令値ω^＊に一致するようなトルク電流指令値（ｑ軸電流指令値）ｉ_ｑ ^＊を出力する。

減算部１１４４は、励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊と励磁電流成分ｉ_ｄとの差分（ｉ_ｄ ^＊−ｉ_ｄ）を求める。
制御部１１４５は、減算部１１４４で求められた差分（ｉ_ｄ ^＊−ｉ_ｄ）に基づいて、例えば比例積分（ＰＩ）制御により、励磁電流成分ｉ_ｄが励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊に一致するような励磁電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊を出力する。

減算部１１４６は、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊とトルク電流成分ｉ_ｑとの差分（ｉ_ｑ ^＊−ｉ_ｑ）を求める。
制御部１１４７は、減算部１１４６で求められた差分（ｉ_ｑ ^＊−ｉ_ｑ）に基づいて、例えば比例積分（ＰＩ）制御により、トルク電流成分ｉ_ｑがトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊に一致するようなｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を出力する。

電気角位相演算部１１５は、電圧指令演算部１１４で生成された周波数推定値ω_ｅｓｔを積分して電気角位相θを求める。

２相３相変換部１１６は電圧指令演算部１１４により得られた励磁電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊、及びトルク電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊（２相座標系の電圧指令値）を電気角位相演算部１１５により得られた電気角位相θを用いて３相座標系の出力電圧指令値（３相電圧指令値）Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊に変換して出力する。

ＰＷＭ生成部１１７は２相３相変換部１１６より得られる３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊をもとにＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を生成して出力する。ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６は、インバータ３０の出力電圧が３相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊に一致するように、インバータ３０の各アームのスイッチング素子３１１〜３１６のオンオフのタイミングを制御する信号である。

駆動回路３５０は、ＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６を基に駆動信号Ｓｒ１〜Ｓｒ６を生成する。

上記のインバータ３０を停止させる信号である停止信号Ｓｔは、例えばＰＷＭ生成部１１７に与えられ、ＰＷＭ生成部１１７は、停止信号Ｓｔを受けると、直ちにＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の出力を停止する。

故障検出部１３０は、電流復元部１１１で復元されたインバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗ、３相２相変換部１１２から出力された励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑ、並びに切替信号Ｓｃに基づいて結線切替装置６０の故障を検出する。なお、以下では結線切替装置６０を単に切替装置６０と言うことがある。

以下、故障検出部１３０による検出の対象となる故障について説明する。
図９（ａ）及び（ｂ）には異なる故障の例が示してある。

図９（ａ）に示される例では、切替器６２、６３がΔ結線用切替状態にあるのに対し、切替器６１がＹ結線用切替状態にある。
このようになるのは、切替信号ＳｃがＹ結線を指定状態（Ｌｏｗ）であるにも拘わらず、切替器６１が故障のためにΔ結線用切替状態にある場合、或いは、切替信号ＳｃがΔ結線を指定状態（Ｈｉｇｈ）であるにも拘わらず、切替器６２、６３が故障のためにＹ結線用切替状態にある場合である。
その場合、巻線７１、７２、７３は図１０（ａ）に示すように接続された状態となる。

図９（ｂ）に示される例では、切替器６２、６３がΔ結線用切替状態にあるのに対し、切替器６１がＹ結線用切替状態にある。
このようになるのは、切替信号ＳｃがΔ結線を指定する状態（Ｈｉｇｈ）であるにも拘わらず、切替器６１が故障のためにＹ結線用切替状態にある場合、或いは、切替信号ＳｃがＹ結線を指定状態（Ｌｏｗ）であるにも拘わらず、切替器６２、６３が故障のためにΔ結線用切替状態にある場合である。
その場合、巻線７１、７２、７３は図１０（ｂ）に示すように接続された状態となる。

以下では、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示される状態を「Ｕ相のみΔ」の状態と表現し、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示される状態を「Ｕ相のみＹ」の状態と表現する。故障の状態としては、図９（ａ）及び（ｂ）、並びに図１０（ａ）及び（ｂ）に示される状態に加えて、「Ｖ相のみΔ」の状態、「Ｗ相のみΔ」の状態、「Ｖ相のみＹ」の状態、及び「Ｗ相のみＹ」状態があり、全部で６つの状態がある。

上記の「状態」は、巻線の接続状態であるとともに、切替装置６０の状態でもある。従って、例えば「Ｕ相のみΔ」と言う表現は、巻線の接続状態についても、切替装置６０の切替状態についても用いられる。

このような６つの状態のいずれかになると、インバータ出力電流が不平衡になり、インバータ出力電流を変換することで得られる励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑには多くの高調波成分が含まれることになる。

例えば、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示される「Ｕ相のみΔ」の状態では、インバータ出力電流と、これに対応する励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑは、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す如くとなる。
また、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示される「Ｕ相のみＹ」の状態では、インバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗと、これに対応する励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑは、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す如くとなる。

図１１（ａ）及び（ｂ）、並びに図１２（ａ）及び（ｂ）から、インバータ出力電流が不平衡になっていること、及び励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑに多くの高調波成分が含まれることが分かる。この高調波成分は主として第２次高調波成分である。ここで言う高調波成分は、３相２相変換部１１２における変換の前のインバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの基本波の整数倍の周波数の成分である。

故障検出部１３０は、励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑに含まれる高調波成分に基づいて、故障を検出するとともに、インバータ出力電流の大きさ相互間の関係に基づいて、故障の態様の特定を行う。

故障の検出は、切替装置６０に切替信号Ｓｃを与えて切替状態を指定するとともに、インバータ３０を動作させてインバータ３０から電動機７に電圧を印加し、その際に電動機に流れる電流の値に基づいて行う。

故障の検出は、典型的には、切替装置６０が切替えられたときに行われる。例えば、電動機７がＹ結線状態又はΔ結線状態のいずれかにあり、異常が検知されなかった状態から、切替信号Ｓｃの値乃至状態を切り替えた直後の各相の電流に基づいて故障の検出が行われる。しかし、電動機駆動装置の動作が開始したときにも故障の検出を行うこととしても良い。

故障検出部１３０は、例えば図１３に示されるように、高調波検出部１３１と、不平衡検出部１３２と、故障判定部１３３とを有する。

高調波検出部１３１は３相２相変換部１１２における変換で得られた励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑの高調波成分から切替装置６０の故障を検出する。
高調波検出部１３１は、励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑの各々から高調波成分を抽出し、励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑの少なくとも一方について、高調波成分の量が正常時に比べて多いか否かの判定をし、判定結果を示す信号Ｓｄｆを故障判定部１３３に送る。

高調波成分の抽出は、例えば、高域通過フィルタリング、帯域通過フィルタリング、或いはＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により行い得る。
「正常時」とは切替装置６０に故障がない時を意味する。
正常時に比べて多いか否かは、例えば、正常時における高調波成分の量が取り得る値の範囲（ばらつきの範囲）の上限又はそれより多い値に設定される閾値よりも多いか否かで判定する。閾値は例えば、上記の上限の値の２倍に設定される。

高調波検出部１３１は、故障検出の結果を示す信号Ｓｄｆを出力する。例えば、信号Ｓｄｆは、励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑの少なくとも一方について、高調波成分の量が、正常時に比べて多いときに、第１の値、例えばＨｉｇｈとなり、そうでないときに、第２の値、例えばＬｏｗとなる。

不平衡検出部１３２は、インバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗと、切替信号Ｓｃとに基づいて、故障の態様を特定し、特定した故障の態様を示す信号Ｓｆａを出力する。
不平衡検出部１３２は、例えば、インバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの大きさＩｍｕ、Ｉｍｖ、Ｉｍｗ相互間の関係に基づいて切替装置６０の切替状態を特定し、特定した切替状態と、切替信号Ｓｃとに基づいて、切替装置６０の故障の態様を特定する。

インバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの大きさＩｍｕ、Ｉｍｖ、Ｉｍｗとしては、例えば予め定められた期間毎の最大値、予め定められた期間毎の実効値、或いは予め定められた期間毎の絶対値の平均値を用いることができる。

巻線が図１０（ａ）に示される「Ｕ相のみΔ」の接続状態にあるとき、外部端子７１ｃ、７２ｃ、７３ｃから流れ込む電流の経路を図１４（ａ）〜（ｃ）に示す。
即ち、図１４（ａ）は、Ｕ相の外部端子７１ｃから流れ込む電流ｉ_ｕの経路を示し、図１４（ｂ）は、Ｖ相の外部端子７２ｃから流れ込む電流ｉ_ｖの経路を示し、図１４（ｃ）は、Ｗ相の外部端子７３ｃから流れ込む電流ｉ_ｗの経路を示す。
図１４（ａ）〜（ｃ）で、Ｚは各相の巻線のインピーダンスを表す。

図１４（ａ）〜（ｃ）から、Ｕ相の外部端子７１ｃから見たインピーダンスＺｕ、Ｖ相の外部端子７２ｃから見たインピーダンスＺｖ、及びＷ相の外部端子７３ｃから見たインピーダンスＺｗの間には、
Ｚｗ＞Ｚｕ＞Ｚｖ
の関係があることが分かる。

この場合、（印加される電圧が同じであれば）インバータ出力電流の大きさＩｍｕ、Ｉｍｖ、Ｉｍｗ相互間には、
Ｉｍｖ＞Ｉｍｕ＞Ｉｍｗ
の関係がある。

同様に、「Ｖ相のみΔ」の接続状態では、Ｉｍｗ＞Ｉｍｖ＞Ｉｍｕの関係があり、「Ｗ相のみΔ」の接続状態では、Ｉｍｕ＞Ｉｍｗ＞Ｉｍｖの関係がある。

巻線が図１０（ｂ）に示される「Ｕ相のみＹ」の接続状態にあるとき、外部端子７１ｃ、７２ｃ、７３ｃから流れ込む電流の経路を図１５（ａ）〜（ｃ）に示す。
即ち、図１５（ａ）は、Ｕ相の外部端子７１ｃから流れ込む電流ｉ_ｕの経路を示し、図１５（ｂ）は、Ｖ相の外部端子７２ｃから流れ込む電流ｉ_ｖの経路を示し、図１５（ｃ）は、Ｗ相の外部端子７３ｃから流れ込む電流ｉ_ｗの経路を示す。
図１５（ａ）〜（ｃ）で、Ｚは各相の巻線のインピーダンスを表す。

図１５（ａ）〜（ｃ）から、Ｕ相の外部端子７１ｃから見たインピーダンスＺｕ、Ｖ相の外部端子７２ｃから見たインピーダンスＺｖ、及びＷ相の外部端子７３ｃから見たインピーダンスＺｗの間には、
Ｚｕ＝Ｚｖ＞Ｚｗ
の関係があることが分かる。

この場合、（印加される電圧が同じであれば）インバータ出力電流の大きさはＩｍｕ、Ｉｍｖ、Ｉｍｗ相互間には、
Ｉｍｗ＞Ｉｍｕ＝Ｉｍｖ
の関係がある。

同様に、「Ｖ相のみＹ」の接続状態では、Ｉｍｕ＞Ｉｍｖ＝Ｉｍｗの関係があり、「Ｗ相のみＹ」の接続状態では、Ｉｍｖ＞Ｉｍｕ＝Ｉｍｗの関係がある。

不平衡検出部１３２は、上記した切替装置６０の故障時における、インバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの大きさ相互間の関係を利用して、巻線の接続状態を特定し、これにより切替装置６０の切替状態を特定する。

不平衡検出部１３２はまず、電流復元部１１１で復元されたインバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの大きさＩｍｕ、Ｉｍｖ、Ｉｍｗを求める。
不平衡検出部１３２は次に、求められたインバータ出力電流の大きさＩｍｕ、Ｉｍｖ、Ｉｍｗが、以下の条件ＣＰ１〜ＣＰ６のいずれかを満たすか否かの判定を行う。
条件ＣＰ１： Ｉｍｖ＞Ｉｍｕ＞Ｉｍｗ
条件ＣＰ２： Ｉｍｗ＞Ｉｍｖ＞Ｉｍｕ
条件ＣＰ３： Ｉｍｕ＞Ｉｍｗ＞Ｉｍｖ
条件ＣＰ４： Ｉｍｗ＞Ｉｍｕ＝Ｉｍｖ
条件ＣＰ５： Ｉｍｕ＞Ｉｍｖ＝Ｉｍｗ
条件ＣＰ６： Ｉｍｖ＞Ｉｍｕ＝Ｉｍｗ

但し２つの電流の大きさの比較においては、巻線のインピーダンスのばらつき、インバータ出力電流の誤差、電流の測定誤差、計算誤差等を考慮して、電流の大きさの差が閾値（第１の閾値）よりも小さい場合には等しいとみなし、差が閾値以上であるときに限り大小関係があるものと判定する。即ち、２つの電流の大きさをＩａ、Ｉｂで表すとき、
｜Ｉａ−Ｉｂ｜＜Ｉｔ１
（但し、Ｉｔ１は閾値）
であればＩａはＩｂに等しいとして扱い、
Ｉｂ≦Ｉａ−Ｉｔ１であれば、ＩｂはＩａより小さいとして扱い、
Ｉｂ≧Ｉａ＋Ｉｔ１であれば、ＩｂはＩａより大きいとして扱う。

不平衡検出部１３２は、条件ＣＰ１〜ＣＰ６のいずれが満たされたかに基づいて、切替状態について、以下のように判定を行う。
条件ＣＰ１が満たされた場合には、切替装置６０は「Ｕ相のみΔ」の切替状態にあると判定する。この状態を第１の切替状態ＣＳ１と言う。
同様に、条件ＣＰ２が満たされた場合には、結線装置は「Ｖ相のみΔ」の切替状態にあると判定する。この状態を第２の切替状態ＣＳ２と言う。
条件ＣＰ３が満たされた場合には、結線装置は「Ｗ相のみΔ」の切替状態にあると判定する。この状態を第３の切替状態ＣＳ３と言う。

条件ＣＰ４が満たされた場合には、結線装置は「Ｕ相のみＹ」の切替状態にあると判定する。この状態を第４の切替状態ＣＳ４と言う。
条件ＣＰ５が満たされた場合には、結線装置は「Ｖ相のみＹ」の切替状態にあると判定する。この状態を第５の切替状態ＣＳ５と言う。
条件ＣＰ６が満たされた場合には、結線装置は「Ｗ相のみＹ」の切替状態にあると判定する。この状態を第６の切替状態ＣＳ６と言う。

上記の電流の大きさに基づく切替状態についての判定は以下のように要約することができる。
即ち、一つの相の電流が他の２つの相のうちの一方の相の電流よりも小さく、他方の相の電流よりも大きければ、不平衡検出部１３２は、上記一つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあると判定し、一つの相の電流が他の２つの相のうちの一方の相の電流よりも小さく、他方の相の電流と等しければ、不平衡検出部１３２は、上記一つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあると判定する。

上記のように、ある量が他の量より大きいとは、差が閾値以上であることを意味し、ある量が他の量に等しいとは、上記他の量との差が閾値よりも小さいことを意味する。
従って、以下のように言い換えることができる。

一つの相の電流が他の２つの相のうちの一方の相の電流よりも少なくとも第１の閾値（Ｉｔ１）だけ小さく、他方の相の電流よりも少なくとも第１の閾値（Ｉｔ１）だけ大きければ、不平衡検出部１３２は、上記一つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあると判定し、一つの相の電流が他の２つの相のうちの一方の相の電流よりも少なくとも第１の閾値（Ｉｔ１）だけ小さく、前記一つの相の電流と他方の相の電流との差が第１の閾値（Ｉｔ１）よりも小さければ、不平衡検出部１３２は、上記一つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあると判定する。
以上のようにして切替装置６０の切替状態が特定される。

上記の条件ＣＰ１〜ＣＰ６のうちのいずれかが満たされた場合には、不平衡検出部１３２は、切替信号Ｓｃの値と上記の条件ＣＰ１〜ＣＰ６のうちのいずれが満たされたかの判定結果、即ち、特定された切替状態とに基づいて以下の判定をする。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＰ１が満たされたとき（「Ｕ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｖ相の切替器６２及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２及び６３がＹ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１の態様Ｍａ１と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＰ２が満たされたとき（「Ｖ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｕ相の切替器６１及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６３がＹ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第２の態様Ｍａ２と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＰ３が満たされたとき（「Ｗ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｕ相の切替器６１及びＶ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６２がＹ結線用の切替状態になっているためである。このような故障の態様を第３の態様Ｍａ３と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＰ４が満たされたとき（「Ｕ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｕ相の切替器６１が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１がＹ結線用の切替状態になっているためである。このような故障の態様を第４の態様Ｍａ４と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＰ５が満たされたとき（「Ｖ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｖ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２がＹ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第５の態様Ｍａ５と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＰ６が満たされたとき（「Ｗ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｗ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６３がＹ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第６の態様Ｍａ６と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＰ１が満たされたとき（「Ｕ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｕ相の切替器６１が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第７の態様Ｍａ７と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＰ２が満たされたとき（「Ｖ相のみがΔ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｖ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第８の態様Ｍａ８と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＰ３が満たされたとき（「Ｗ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｗ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６３がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第９の態様Ｍａ９と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＰ４が満たされたとき（「Ｕ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｖ相の切替器６２及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２及び６３がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１０の態様Ｍａ１０と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＰ５が満たされたとき（「Ｖ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｕ相の切替器６１及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６３がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１１の態様Ｍａ１１と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＰ６が満たされたとき（「Ｗ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２は、Ｕ相の切替器６１及びＶ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６２がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１２の態様Ｍａ１２と呼ぶ。

上記の、切替状態と切替信号Ｓｃとに基づいて、故障している切替器を特定する処理は、以下のように要約することができる。
即ち、不平衡検出部１３２は、切替信号ＳｃによりＹ結線が指定されているときは、Δ結線用切替状態にある切替器が故障していると判定し、切替信号ＳｃによりΔ結線が指定されているときは、Ｙ結線用切替状態にある切替器が故障していると判定する。

以上の判定を図１６に示す。
上記の説明及び図１６から分かるように、１２通りの故障の態様Ｍａ１〜Ｍａ１２があり、信号Ｓｆａは、故障が１２通りの態様Ｍａ１〜Ｍａ１２のどれであるかを示す。
不平衡検出部１３２は、上記の判定結果を示す信号Ｓｆａを故障判定部１３３へ送る。

故障判定部１３３は、信号Ｓｆａと信号Ｓｄｆを元に故障判定の結果を示す信号並びに故障している切替器を示す信号を出力する。なお、故障判定部１３３は、故障している切替器を示す信号とともに、故障が検出されたときに切替信号Ｓｃで指定されていた結線を示す信号を出力することとしても良い。

故障判定部１３３は、例えば、信号ＳｄｆがＨｉｇｈであり、信号Ｓｆａが、故障の態様Ｍａ１〜Ｍａ１２のいずれかを示すものであれば、切替装置６０に故障があると判定する。
故障があると判定したときは、故障判定部１３３は、故障検出信号Ｓｄｇを運転制御部１０２に送る。

運転制御部１０２は、故障検出信号Ｓｄｇが送られてきたら、インバータ停止信号Ｓｔを出力する。停止信号Ｓｔに応じてＰＷＭ生成部１１７はＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の出力を停止する。その結果、インバータ３０は、交流電圧の出力を停止する。

故障判定部１３３は、信号ＳｄｆがＨｉｇｈであれば、信号Ｓｆａに基づいて故障している切替器を示す表示制御信号Ｓｆｃを生成して、故障表示器８７に供給する。
例えば、信号Ｓｆａが故障の態様Ｍａ１を示しているときは、表示制御信号ＳｆｃとしてＶ相の切替器６２及びＷ相の切替器６３が故障していることを示す信号を生成する。
故障判定部１３３は、故障が検出されたときに切替信号Ｓｃで指定されていた結線を示す信号をも出力しても良い。

故障表示器８７は、故障している切替器を示す表示制御信号Ｓｆｃに応じて故障している切替器を表示する。
修理に当たっては、故障表示器８７の表示を見ることで故障している切替器を特定することができ、従って、修理を速やかに行うことができる。

また、故障が検出されたときに切替信号Ｓｃで指定されていた結線を示す信号も出力される場合には、故障表示器８７は、故障が検出されたときの切替状態を表示する。故障が検出されたときの切替状態も表示されれば、故障の修理をより迅速に行うことができる。

なお、信号Ｓｆａが態様Ｍａ１〜Ｍａ１２のいずれをも示していなくても、信号ＳｄｆがＨｉｇｈであれば、故障検出信号ＳｄｇをＨｉｇｈとしても良い。その場合、故障している切替器の特定はできないが、故障の検知により、インバータを停止させることができるので、電動機の損傷、減磁を回避することができる。

以上のように実施の形態１によれば、切替装置６０が故障したときに速やかに検知し、インバータを停止させることができ、電動機の損傷、減磁を防止することができる。
また故障の態様又は故障した切替器が故障表示器に表示されるようにすれば、故障した切替器の特定が容易となり、修理を迅速に行うことができる。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では、インバータ３０の入力側の直流電流Ｉｄｃからインバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを復元する構成としているが、インバータ３０の出力線３３１、３３２、３３３に電流検出素子を設け、該電流検出素子でインバータ出力電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを検出するような構成としても良く、そうする場合には、上記電流検出素子で検出された電流を、電流復元部１１１で復元された電流の代わりに用いれば良い。

図１７は、実施の形態２の電動機駆動装置２ｂを、電動機７とともに示す概略配線図である。
図１７に示される電動機駆動装置２ｂは、図２に示される電動機駆動装置２と概して同じである。但し、母線電流検出手段８５が設けられておらず、代わりに、電流検出素子９１、９２、９３が設けられており、また制御装置１００の代わりに制御装置１００ｂが設けられている。

電流検出素子９１、９２、９３は、インバータ出力電流、即ちインバータ出力線３３１、３３２、３３３に流れる電流を検出するように設けられている。電流検出素子９１、９２、９３での検出で得られる信号は、制御装置１００ｂで図示しないＡ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置１００ｂの内部での処理に用いられる。

図１８は、図１７の制御装置１００ｂを示す。
図１８の制御装置１００ｂは、図７の制御装置１００と概して同じであるが、インバータ制御部１１０の代わりにインバータ制御部１１０ｂが設けられている。
インバータ制御部１１０ｂはインバータ制御部１１０と概して同じであるが、電流復元部１１１が設けられておらず、電流検出素子９１、９２、９３で検出された電流値が直接３相２相変換部１１２及び故障検出部１３０に入力されている。

３相２相変換部１１２及び故障検出部１３０は、電流復元部１１１から出力される電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの代わりに、電流検出素子９１、９２、９３で検出された電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを用いて、それぞれ実施の形態１で説明したのと同様の処理を行う。

上記以外の点で、実施の形態２の電動機駆動装置２ｂの動作は、実施の形態１の電動機駆動装置２と同じである。

実施の形態３．
実施の形態１及び２では、インバータ３０から電動機７に流れ込む電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗに基づいて、切替装置６０の故障の検出を行っている。代わりに、電動機７の巻線に流れる電流を検出し、検出結果に基づいて、切替装置６０の故障の検出を行っても良い。

ここで、「電動機７の巻線に流れる電流の検出」は、Ｙ結線の場合にも、Δ結線の場合にも、電動機７の巻線に流れる電流を検出することを意味する。インバータ３０から電動機７に流れ込む電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗには、Ｙ結線の場合には、電動機７の巻線に流れる電流に等しいが、Δ結線の場合には、電動機７の巻線に流れる電流に等しくない。

図１９は、実施の形態３の電動機駆動装置２ｃを、電動機７とともに示す概略配線図である。
図１９に示される電動機駆動装置２ｃは、図２に示される電動機駆動装置２と概して同じである。但し、母線電流検出手段８５が設けられておらず、代わりに、電流検出素子９６、９７、９８が設けられており、制御装置１００の代わりに、制御装置１００ｃが設けられている。

電流検出素子９６、９７、９８は、電動機の巻線電流、即ち電動機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線７１、７２、７３に流れる電流を検出するように設けられている。即ち、実施の形態３では、結線状態がＹ結線であってもΔ結線であっても、巻線に流れる電流を検出できる位置に電流検出素子９６、９７、９８が設けられている。

電流検出素子９６、９７、９８での検出で得られる信号は、制御装置１００ｃで図示しないＡ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されて制御装置１００ｃの内部での処理に用いられる。

図２０は、電動機７の固定子巻線７１、７２、７３及び結線切替装置６０と、電流検出素子９６、９７、９８とをより詳細に示す。

図１９及び図２０に示す構成では、第１の電流検出素子９６が、Ｕ相の巻線７１の端部７１ｂが接続された外部端子７１ｄと切替器６１の共通接点６１ｃとを結ぶ接続線６１ｅに流れる電流を検出するように設けられ、第２の電流検出素子９７が、Ｖ相の巻線７２の端部７２ｂが接続された外部端子７２ｄと切替器６２の共通接点６２ｃとを結ぶ接続線６２ｅに流れる電流を検出するように設けられ、第３の電流検出素子９８が、Ｗ相の巻線７３の端部７３ｂが接続された外部端子７３ｄと切替器６３の共通接点６３ｃとを結ぶ接続線６３ｅに流れる電流を検出するように設けられている。

図２１は、図１９の制御装置１００ｃを示す。
図２１の制御装置１００ｃは、図７の制御装置１００と概して同じであるが、インバータ制御部１１０の代わりにインバータ制御部１１０ｃが設けられている。

インバータ制御部１１０ｃはインバータ制御部１１０と概して同じであるが、図７の３相２相変換部１１２及び故障検出部１３０の代わりに３相２相変換部１１２ｃ及び故障検出部１３０ｃが設けられ、また電流復元部１１１が設けられていない。
また、電流検出素子９６、９７、９８で検出された巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗが、３相２相変換部１１２ｃと故障検出部１３０ｃとに入力されている。

３相２相変換部１１２ｂは、巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗを、電気角位相演算部１１５で生成される電気角位相θを用いて励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑに変換する。

図１９の故障検出部１３０ｃは、巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗ、３相２相変換部１１２ｃから出力される励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑ、並びに切替信号Ｓｃに基づいて切替装置６０の故障を検出する。実施の形態３で検出の対象となる故障及び故障の検出が行われるタイミング等は、実施の形態１と同じである。以下では、故障検出部１３０ｃに関し、主として、実施の形態１の故障検出部１３０と異なる部分について説明する。

図１９の故障検出部１３０ｃは例えば図２２に示すように、高調波検出部１３１と、不平衡検出部１３２ｃと、故障判定部１３３ｃとを有する。

高調波検出部１３１は、実施の形態１の高調波検出部１３１と同じく、励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑの各々から高調波成分を抽出し、励磁電流成分ｉ_ｄ及びトルク電流成分ｉ_ｑの少なくとも一方について、高調波成分の量が正常時に比べて多いか否かの判定をし、判定結果を示す信号Ｓｄｆを故障判定部１３３に送る。

不平衡検出部１３２ｃは、巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗと、切替信号Ｓｃとに基づいて、故障の態様を特定し、特定した故障の態様を示す信号Ｓｆｂを出力する。
不平衡検出部１３２ｃは、例えば、巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗのうちの２つずつの瞬時値の和の大きさ（巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗから重複を許して選ばれた２つから成る組を３個形成したときの、該３個の組の各々を構成する２つの巻線電流の瞬時値の和の大きさ）と、巻線電流の大きさとに基づいて切替装置６０の切替状態を特定し、特定した切替状態と、切替信号Ｓｃとに基づいて、切替装置６０の故障の態様を特定する。

図２３（ａ）及び（ｂ）は、図１０（ａ）及び（ｂ）と同様の図であるが巻線電流が符号ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗで示されている。

図２３（ａ）に示される「Ｕ相のみΔ」の接続状態では、電流ｉ_ｃｖと電流ｉ_ｃｗとは図２４（ａ）に示すように、逆相関係にあり、両者の瞬時値の和の大きさＩｓｖｗはゼロになる。
瞬時値の和の大きさとしては、例えば和（瞬時値）の予め定められた期間毎の最大値、予め定められた期間毎の実効値、或いは予め定められた期間毎の絶対値の平均値を用いることができる。

図２４（ａ）で示すのと同様に、「Ｖ相のみΔ」の接続状態では、電流ｉ_ｃｕの瞬時値と電流ｉ_ｃｗの瞬時値との和の大きさＩｓｕｗがゼロになり、「Ｗ相のみΔ」の接続状態では、電流ｉ_ｃｕの瞬時値と電流ｉ_ｃｖの瞬時値との和の大きさＩｓｕｖがゼロになる。

図２３（ｂ）に示される「Ｕ相のみＹ」の接続状態では、図２４（ｂ）に示すように、Ｖ相の巻線電流ｉ_ｃｖ及びＷ相の巻線電流ｉ_ｃｗは正常時と同様であるが、Ｕ相の巻線電流ｉ_ｃｕの大きさＩｍｃｕがゼロとなる。
巻線電流の大きさとしては、例えば予め定められた期間毎の最大値、予め定められた期間毎の実効値、或いは予め定められた期間毎の絶対値の平均値を用いることができる。

図２４（ｂ）で示すのと同様に、「Ｖ相のみＹ」の接続状態では、Ｖ相の巻線電流の大きさＩｍｃｖがゼロとなり、「Ｗ相のみＹ」の接続状態では、Ｗ相の巻線電流の大きさＩｍｃｗがゼロとなる。

不平衡検出部１３２ｃは、上記した切替装置６０の故障時における、巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗの大きさＩｍｃｕ、Ｉｍｃｖ、Ｉｍｃｗ、及び巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗのうちの２つずつの瞬時値の和の大きさＩｍｃｕ、Ｉｍｃｖ、Ｉｍｃｗに基づいて、巻線の接続状態を特定し、これにより切替装置６０の切替状態を特定する。

不平衡検出部１３２ｃはまず、電流検出素子９６、９７、９８で検出された巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗの大きさＩｍｃｕ、Ｉｍｃｖ、Ｉｍｃｗ、及び巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗのうちの２つずつの瞬時値の和の大きさＩｓｖｗ、Ｉｓｕｗ、Ｉｓｕｖを求める。
不平衡検出部１３２ｃは次に、求められた巻線電流の大きさＩｍｃｕ、Ｉｍｃｖ、Ｉｍｃｗ、及び巻線電流のうちの２つずつの瞬時値の和の大きさＩｓｖｗ、Ｉｓｕｗ、Ｉｓｕｖが、以下の条件ＣＱ１〜ＣＱ６のいずれかを満たすか否かの判定を行う。
条件ＣＱ１： Ｉｓｖｗ＝０
条件ＣＱ２： Ｉｓｕｗ＝０
条件ＣＱ３： Ｉｓｕｖ＝０
条件ＣＱ４： Ｉｍｃｕ＝０
条件ＣＱ５： Ｉｍｃｖ＝０
条件ＣＱ６： Ｉｍｃｗ＝０

但し巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗのうちの２つずつの瞬時値の和の大きさがゼロと等しいか否かの判定においては、測定誤差、計算誤差等を考慮に入れて、該和の大きさが閾値（第２の閾値）よりも小さければゼロであるものとみなす。
同様に、巻線電流ｉ_ｃｕ、ｉ_ｃｖ、ｉ_ｃｗの大きさがゼロと等しいか否かの判定においては、測定誤差、計算誤差等を考慮に入れて、該大きさが閾値（第３の閾値）よりも小さければゼロであるものとみなす。

不平衡検出部１３２ｃは、条件ＣＱ１〜ＣＱ６のいずれが満たされたかに基づいて、切替状態について、以下のような判定を行う。
条件ＣＱ１が満たされた場合には、結線装置は、「Ｕ相のみΔ」の切替状態にあると判定する。この状態を第１の切替状態ＣＳ１と言う。

同様に、条件ＣＱ２が満たされた場合には、結線装置は、「Ｖ相のみΔ」の切替状態にあると判定する。この状態を第２の切替状態ＣＳ２と言う。
条件ＣＱ３が満たされた場合には、結線装置は、「Ｗ相のみΔ」の切替状態にあると判定する。この状態を第３の切替状態ＣＳ３と言う。

条件ＣＱ４が満たされた場合には、結線装置は、「Ｕ相のみＹ」の切替状態にあると判定する。この状態を第４の切替状態ＣＳ４と言う。
条件ＣＱ５が満たされた場合には、結線装置は、「Ｖ相のみＹ」の切替状態にあると判定する。この状態を第５の切替状態ＣＳ５と言う。
条件ＣＱ６が満たされた場合には、結線装置は、「Ｗ相のみＹ」の切替状態にあると判定する。この状態を第６の切替状態ＣＳ６と言う。

上記の電流の大きさ及び電流の瞬時値の和の大きさに基づく切替状態についての判定は以下のように要約することができる。

即ち、一つの相以外の他の２つの相の電流の瞬時値の和の大きさがゼロに等しければ、不平衡検出部１３２ｃは、上記一つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあると判定し、一つの相の電流の大きさがゼロに等しければ、不平衡検出部１３２ｃは、上記一つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあると判定する。

上記のように、ある量がゼロに等しいとは、ゼロとの差が閾値よりも小さいことを意味する。従って、以下のように言い換えることができる。

一つの相以外の他の２つの相の電流の瞬時値の和の大きさが閾値（第２の閾値）よりも小さければ、不平衡検出部１３２ｃは、上記一つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあると判定し、一つの相の電流の大きさが閾値（第３の閾値）よりも小さければ、不平衡検出部１３２ｃは、上記一つの相の切替器はＹ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はΔ結線用切替状態にあると判定する。
以上のようにして切替装置６０の切替状態が特定される。

なお、起動直後のインバータ出力電圧が十分に高くなっていない間の誤判定を防ぐために、条件ＣＱ１〜ＣＱ６の各々に対して付加条件を設定しても良い。
例えば、巻線電流の少なくとも一つの大きさがゼロでないことを、上記の条件ＣＱ１〜ＣＱ３の付加条件としても良い。
即ち、「Ｉｍｃｕ≠０」、「Ｉｍｃｖ≠０」、及び「Ｉｍｃｗ≠０」の少なくとも一つが満たされ、かつ「Ｉｓｖｗ＝０」が満たされたときに条件ＣＱ１が満たされると判定し、
「Ｉｍｃｕ≠０」、「Ｉｍｃｖ≠０」、及び「Ｉｍｃｗ≠０」の少なくとも一つが満たされ、かつ「Ｉｓｕｗ＝０」が満たされたときに条件ＣＱ２が満たされると判定し、
「Ｉｍｃｕ≠０」、「Ｉｍｃｖ≠０」、及び「Ｉｍｃｗ≠０」の少なくとも一つが満たされ、かつ「Ｉｓｕｗ＝０」が満たされたときに条件ＣＱ３が満たされると判定しても良い。

また、他の巻線電流の少なくとも一つの大きさがゼロでないことを、上記の条件ＣＱ４〜ＣＱ６の付加条件としても良い。
即ち、「Ｉｍｃｖ≠０」、及び「Ｉｍｃｗ≠０」の少なくとも一つが満たされ、かつ「Ｉｍｃｕ＝０」が満たされたときに条件ＣＱ４が満たされると判定し、
「Ｉｍｃｕ≠０」、及び「Ｉｍｃｗ≠０」の少なくとも一つが満たされ、かつ「Ｉｍｃｖ＝０」が満たされたときに条件ＣＱ５が満たされると判定し、
「Ｉｍｃｕ≠０」、及び「Ｉｍｃｖ≠０」の少なくとも一つが満たされ、かつ「Ｉｍｃｗ＝０」が満たされたときに条件ＣＱ６が満たされると判定しても良い。

これらの場合にも、上記と同様に、巻線電流の大きさＩｍｃｕ、Ｉｍｃｖ、Ｉｍｃｗがゼロと等しいか否かの判定においては、測定誤差、計算誤差等を考慮に入れて、該大きさが閾値（第３の閾値）よりも小さければゼロであるものとみなす。

上記の条件ＣＱ１〜ＣＱ６のうちのいずれかが満たされた場合には、不平衡検出部１３２ｃは、切替信号Ｓｃの値と上記の条件ＣＱ１〜ＣＱ６のうちのいずれが満たされたかの判定結果、即ち、特定された切替状態とに基づいて以下の判定をする。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＱ１が満たされたとき（「Ｕ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｖ相の切替器６２及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２及び６３がＹ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１の態様Ｍｂ１と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＱ２が満たされたとき（「Ｖ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｕ相の切替器６１及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６３がＹ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第２の態様Ｍｂ２と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＱ３が満たされたとき（「Ｗ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｕ相の切替器６１及びＶ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６２がＹ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第３の態様Ｍｂ３と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＱ４が満たされたとき（「Ｕ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｕ相の切替器６１が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１がＹ結線用の切替状態になっているためである。このような故障の態様を第４の態様Ｍｂ４と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＱ５が満たされたとき（「Ｖ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｖ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２がＹ結線用の切替状態になっているためである。このような故障の態様を第５の態様Ｍｂ５と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＨｉｇｈであり、条件ＣＱ６が満たされたとき（「Ｗ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｗ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＨｉｇｈであって、これによりΔ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６３がＹ結線用の切替状態になっているためである。このような故障の態様を第６の態様Ｍｂ６と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＱ１が満たされたとき（「Ｕ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｕ相の切替器６１が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第７の態様Ｍｂ７と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＱ２が満たされたとき（「Ｖ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｖ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第８の態様Ｍｂ８と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＱ３が満たされたとき（「Ｗ相のみΔ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｗ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６３がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第９の態様Ｍｂ９と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＱ４が満たされたとき（「Ｕ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｖ相の切替器６２及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６２及び６３がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１０の態様Ｍｂ１０と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＱ５が満たされたとき（「Ｖ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｕ相の切替器６１及びＷ相の切替器６３が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６３がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１１の態様Ｍｂ１１と呼ぶ。

切替信号ＳｃがＬｏｗであり、条件ＣＱ６が満たされたとき（「Ｗ相のみＹ」のとき）、不平衡検出部１３２ｃは、Ｕ相の切替器６１及びＶ相の切替器６２が故障していると判定する。切替信号ＳｃがＬｏｗであって、これによりＹ結線が指定されているにも拘わらず、切替器６１及び６２がΔ結線用切替状態になっているためである。このような故障の態様を第１２の態様Ｍｂ１２と呼ぶ。

上記の、切替状態と切替信号Ｓｃとに基づいて、故障している切替器を特定する処理は、以下のように要約することができる。
即ち、不平衡検出部１３２ｃは、切替信号ＳｃによりＹ結線が指定されているときは、Δ結線用切替状態にある切替器が故障していると判定し、切替信号ＳｃによりΔ結線が指定されているときは、Ｙ結線用切替状態にある切替器が故障していると判定する。

以上の判定を図２５に示す。
上記の説明及び図２５から分かるように、１２通りの故障の態様Ｍｂ１〜Ｍｂ１２があり、信号Ｓｆｂは、この１２通りの故障の態様Ｍｂ１〜Ｍｂ１２のどれであるかを示す。
不平衡検出部１３２ｃは、上記の判定結果を示す信号Ｓｆｂを故障判定部１３３ｃへ送る。

故障判定部１３３ｃは、実施の形態１の故障判定部１３３と同様に、信号Ｓｆｂと信号Ｓｄｆを元に故障判定の結果を示す信号並びに故障している切替器を示す信号を出力する。なお、故障判定部１３３ｃは、故障している切替器を示す信号とともに、故障が検出されたときに切替信号Ｓｃで指定されていた結線を示す信号を出力することとしても良い。

故障判定部１３３ｃは、実施の形態１で説明したのと同様に、例えば、信号ＳｄｆがＨｉｇｈであり、信号Ｓｆｂが、故障の態様Ｍｂ１〜Ｍｂ１２のいずれかを示すものであれば、切替装置６０に故障があると判定する。
故障があると判定したときは、故障判定部１３３ｃは、故障検出信号Ｓｄｇを運転制御部１０２に送る。

運転制御部１０２は、故障検出信号Ｓｄｇが送られてきたら、インバータ停止信号Ｓｔを出力する。停止信号Ｓｔに応じてＰＷＭ生成部１１７はＰＷＭ信号Ｓｍ１〜Ｓｍ６の出力を停止する。その結果、インバータ３０は、交流電圧の出力を停止する。

故障判定部１３３ｃは、信号ＳｄｆがＨｉｇｈであれば、信号Ｓｆｂに基づいて故障している切替器を示す表示制御信号Ｓｆｃを生成して、故障表示器８７に供給する。
例えば、信号Ｓｆｂが故障の態様Ｍｂ１を示しているときは、表示制御信号ＳｆｃとしてＶ相の切替器６２及びＷ相の切替器６３が故障していることを示す信号を生成する。
故障判定部１３３ｃは、故障が検出されたときに切替信号Ｓｃで指定されていた結線を示す信号をも出力しても良い。

故障表示器８７は、故障している切替器を示す表示制御信号Ｓｆｃに応じて故障している切替器を表示する。
修理に当たっては、故障表示器８７の表示を見ることで故障している切替器を特定することができ、従って、修理を速やかに行うことができる。

また、故障が検出されたときに切替信号Ｓｃで指定されていた結線を示す信号も出力される場合には、故障表示器８７は、故障が検出されたときの切替状態を表示する。故障が検出されたときの切替状態も表示されれば、故障の修理をより迅速に行うことができる。

なお、信号Ｓｆｂが態様Ｍｂ１〜Ｍｂ１２のいずれをも示していなくても、信号ＳｄｆがＨｉｇｈであれば、故障検出信号ＳｄｇをＨｉｇｈとしても良い。その場合、故障している切替器の特定はできないが、故障の検知により、インバータを停止させることができるので、電動機の損傷、減磁を回避することができる。

以上のように実施の形態３によれば、切替装置６０が故障したときに速やかに検知し、インバータを停止させることができ、電動機の損傷、減磁を防止することができる。
また故障の態様又は故障した切替器が故障表示器に表示されるようにすれば、故障した切替器の特定が容易となり、修理を迅速に行うことができる。

実施の形態４．
図２の構成では結線切替装置６０の切替器として、切替スイッチを用いている。代わりに、常閉スイッチと常開スイッチとの組み合わせで各切替器を構成してもよい。その場合の結線切替装置の構成例を図２６に示す。

図２６の構成では、切替器６１の切替スイッチの代わりに常閉スイッチ６１５と常開スイッチ６１６との組合せが用いられ、切替器６２の切替スイッチの代わりに常閉スイッチ６２５と常開スイッチ６２６との組合せが用いられ、切替器６３の切替スイッチの代わりに常閉スイッチ６３５と常開スイッチ６３６との組合せが用いられている。

図示のように、常閉スイッチ６１５、６２５、６３５が閉じ（オンしており）、常開スイッチ６１６、６２６、６３６が開いた（オフしている）状態では、電動機はＹ結線されており、図示とは逆に、常閉スイッチ６１５、６２５、６３５が開き、常開スイッチ６１６、６２６、６３６が閉じた状態では、電動機はΔ結線されている。

図２６に示すように、各切替器を常閉スイッチと常開スイッチとの組合せで構成する場合にも、各スイッチとして、電磁接触器を用いることができる。電磁接触器は、オン時の導通損失が小さいので好適である。

図２６に示すように、各切替器を常閉スイッチと常開スイッチとの組合せで構成する場合、各スイッチとして、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、ダイヤモンド等で構成されるワイドバンドギャップ半導体（ＷＢＧ半導体）で構成された半導体スイッチを用いてもよい。これらは、オン抵抗が小さく、低損失で素子発熱も少ない。これらはまた、切替え動作を速やかに行うことができる。

変形例．
実施の形態１〜４では、電動機の固定子巻線をＹ結線又はΔ結線に切替え得る電動機駆動装置に本発明を適用している。
本発明は、結線の切替えが他の方法で行われる電動機駆動装置にも適用できる。
例えば各相の巻線として２以上の巻線部分から成るものを用い、並列結線及び直列結線のいずれかに切替え得る電動機駆動装置にも適用できる。
この場合、各相の巻線を構成する２以上の巻線部分の各々の両端部を、電動機の外部に接続可能として、結線切替装置で結線状態を切替える。

そのような場合にも、結線切替装置に故障があると、電流が不平衡になり、３相電流をｄ−ｑ軸に変換することで得られる励磁電流成分及びトルク電流成分の少なくとも一方に含まれる高調波成分が多く含まれることになる。そのような高調波成分の量が正常時と比べて多ければ、結線切替装置に故障があると判定することができる。

上記の実施の形態１〜４において、整流回路１０の整流素子１１〜１４としては、ダイオードなどを用いることが一般的であるが、例えばＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ−ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いて、交流電源４から供給される電圧（入力交流電圧）の極性に合わせてオン状態とすることで整流を行うように構成しても良い。

インバータ主回路３１０のスイッチング素子３１１〜３１６としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）或いはＭＯＳＦＥＴを想定しているが、スイッチング素子３１１〜３１６としては、スイッチングを行うことが可能な素子であれば、どのようなものを用いても良い。なお、ＭＯＳＦＥＴの場合は、構造上寄生ダイオードを有するため環流用の整流素子（３２１〜３２６）を並列接続しなくても同様の効果を得ることができる。

整流素子１１〜１４及びスイッチング素子３１１〜３１６を構成する材料については、ケイ素（Ｓｉ）だけでなく、ワイドバンドギャップ半導体である炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンド等を用いたもので構成することにより、損失をより少なくすることが可能となる。

なお、以上の実施の形態で説明した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。

以上のように、本発明は、電動機の結線を切替える結線切替装置を備えた電動機駆動装置、及びそれを備えた冷凍サイクル適用機器に適している。
冷凍サイクル適用機器の一例として空気調和機を挙げたが、本発明はこれに限定されず、例えば冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器などにも適用できる。

２、２ｂ、２ｃ 電動機駆動装置、 ４ 交流電源、 ７ 電動機、 ８ リアクトル、 １０ 整流回路、 ２０ コンデンサ、 ３０ インバータ、 ６０ 結線切替装置、 ８０ 制御電源生成回路、 ８５ 母線電流検出手段、 ８７ 故障表示器、 ９１、９２、９３、９６、９７、９８ 電流検出素子、 １００、１００ｂ、１００ｃ 制御装置、 １０２ 運転制御部、 １１０、１１０ｂ、１１０ｃ インバータ制御部、 １１１ 電流復元部、 １１２、１１２ｃ ３相２相変換部、 １１３ 励磁電流指令制御部、 １１４ 電圧指令演算部、 １１５ 電気角位相演算部、 １１６ ２相３相変換部、 １１７ ＰＷＭ生成部、 １３０、１３０ｃ 故障検出部、 １３１ 高調波検出部、 １３２、１３２ｃ 不平衡検出部、 １３３、１３３ｃ 故障判定部、 ９００ 冷凍サイクル、 ９０２ 四方弁、 ９０４ 圧縮機、 ９０６ 室内熱交換器、 ９０８ 膨張弁、 ９１０ 室外熱交換器、 １１４１ 周波数推定部、 １１４２、１１４４、１１４６ 減算部、 １１４３、１１４５、１１４７ 制御部。

Claims (12)

1. ３相の巻線を有する電動機を駆動する電動機駆動装置であって、
   切替信号に応じて前記電動機の巻線の結線状態を切替える結線切替装置と、
   前記電動機に周波数及び電圧値が可変の交流電圧を印加するインバータと、
   前記電動機に流れる３相交流電流を検出する電流検出部、及び前記３相交流電流を、トルク電流成分と励磁電流成分とに変換する３相２相変換部を有し、前記インバータ及び前記結線切替装置を制御する制御装置とを備え、
   前記トルク電流成分及び前記励磁電流成分の少なくとも一方について、高調波成分の量が、前記結線切替装置に故障がないときに比べて多いときに前記インバータが停止する
   電動機駆動装置。
2. 前記トルク電流成分及び前記励磁電流成分の少なくとも一方について、前記高調波成分の量が、前記結線切替装置に故障がないときの前記高調波成分の量の最大値の２倍以上であるときに、前記インバータが停止する
   請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 前記結線切替装置が、スター結線とデルタ結線との切替を行うものであり、
   前記結線切替装置が、前記３相の巻線にそれぞれ対応して設けられた３つの切替器を有し、
   前記３相交流電流の不平衡に基づいて、前記３つの切替器のうちのどれが故障しているかを示す信号を生成する
   請求項１又は２に記載の電動機駆動装置。
4. 前記電動機に流れる前記３相交流電流として、前記電流検出部は、前記インバータから前記電動機の巻線に流れ込む電流を検出する請求項３に記載の電動機駆動装置。
5. 前記３相のうちの一つの相の電流が他の２つの相のうちの一方の相の電流よりも少なくとも第１の閾値だけ小さく他方の相の電流よりも少なくとも前記第１の閾値だけ大きければ、前記一つの相の切替器はデルタ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はスター結線用切替状態にあることを示す信号を生成し、
   前記３相のうちの一つの相の電流が他の２つの相のうちの一方の相の電流よりも少なくとも前記第１の閾値だけ小さく、前記一つの相の電流と他方の相の電流との差が前記第１の閾値よりも小さければ、前記一つの相の切替器はスター結線用切替状態にあり、前記他の２つの相の切替器はデルタ結線用切替状態にあることを示す信号を生成し、
   切替信号によりスター結線が指定されているときにデルタ結線用切替状態にある切替器が故障していることを示す信号を生成し、
   切替信号によりデルタ結線が指定されているときにスター結線用切替状態にある切替器が故障していることを示す信号を生成する
   請求項４に記載の電動機駆動装置。
6. 前記電動機に流れる前記３相交流電流として、前記電流検出部は、前記電動機の巻線に流れる電流を検出する請求項３に記載の電動機駆動装置。
7. 前記３相のうちの一つの相以外の他の２つの相の電流の瞬時値の和の大きさが第２の閾値よりも小さければ、前記一つの相の切替器はデルタ結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はスター結線用切替状態にあることを示す信号を生成し、
   前記３相のうちの一つの相の電流の大きさが第３の閾値よりも小さければ、前記一つの相の切替器はスター結線用切替状態にあり、他の２つの相の切替器はデルタ結線用切替状態にあることを示す信号を生成し、
   切替信号によりスター結線が指定されているときにデルタ結線用切替状態にある切替器が故障していることを示す信号を生成し、
   切替信号によりデルタ結線が指定されているときにスター結線用切替状態にある切替器が故障していることを示す信号を生成する
   請求項６に記載の電動機駆動装置。
8. 前記結線切替装置が故障していることを表示する故障表示器をさらに有する
   請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
9. 前記結線切替装置が、複数の電磁接触器を有し、
   前記複数の電磁接触器の各々は、励磁コイルと、前記励磁コイルに流れる電流により駆動される接点とを有する
   請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
10. 前記結線切替装置が、複数の半導体スイッチを有し、
    前記複数の半導体スイッチの各々は、制御端子を有し、該制御端子に入力される信号より制御される
    請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。
11. 前記半導体スイッチは、ワイドバンドギャップ半導体で構成されている請求項１０に記載の電動機駆動装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の電動機駆動装置を備える冷凍サイクル適用機器。

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