JP7316186B2 - モータ制御装置及びその絶縁抵抗検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの絶縁抵抗検出機能を備えたモータ制御装置及びモータ制御装置の絶縁抵抗検出方法に関するものである。

サーボモータなどのモータは、インバータで構成されるモータ制御装置により駆動され、工作機械などに用いられる。工作機械など、切削液を用いて加工を行う機械では、切削液がモータに付着し、切削液によっては、モータ内部に入り込み、モータの絶縁を劣化させるという問題がある。

また、工作機械以外に用いられる場合であっても、長期間にわたって用いられる場合や、使用環境によっては、同様の問題が生じ得る。

モータの絶縁劣化は徐々に進行し、最終的には地絡に至る。モータが地絡すると、漏電ブレーカをトリップさせたり、モータ制御装置を破損させたりして、システムダウンに至る。システムダウンは、工場の製造ラインに多大な影響を及ぼす。そのため、予防保全の観点から、モータの絶縁抵抗を検出できる装置が望まれている。

このような、モータの絶縁抵抗の検出方法としては、特許文献１が知られている。特許文献１には、第１のスイッチを介して交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、整流回路によって整流された直流電圧をコンデンサで平滑化する電源部と、電源部によって平滑化された直流電圧を半導体スイッチング素子のスイッチング動作により交流電圧に変換してモータを駆動するインバータ部と、モータのコイルに一端を接続し、コンデンサの一方の端子に他端を接続した抵抗器に流れる電流値を測定する電流検出部と、コンデンサの両端の電圧値を測定する電圧検出部と、コンデンサの他方の端子を接地する第２のスイッチと、モータの運転を停止し第１のスイッチをオフしかつ第２のスイッチをオフした状態とオンした状態の２つの状態において測定された２組の電流値及び電圧値を用いてモータのコイルと大地との間の抵抗であるモータの絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗検出部と、を有することを特徴とするモータ駆動装置が記載されている。

特許文献１は、平滑コンデンサの電圧を用いて、２組の計測結果からモータの絶縁抵抗を算出する中で、個々の半導体スイッチング素子の漏れ電流に相当する等価抵抗を消去することにより、半導体スイッチング素子の漏れ電流の影響を解消している。

この特許文献１の回路構成によれば、この２組の計測中の、第１のスイッチをオフし、かつ、第２のスイッチをオフした状態では、平滑コンデンサの負側母線とアース間の電位差は０Ｖになり、モータの絶縁抵抗には電流が流れないため、半導体スイッチング素子の漏れ電流に相当する等価抵抗を正しく算出できる。

特開２０１５－１２９７０４号公報

しかし、実際のモータ制御装置では、ノイズ対策のために、平滑コンデンサの負側母線とアース間に接地コンデンサを挿入する場合が多い。また、三相交流電源はＳ相もしくは中性点が接地されているのが通常である。このような構成において、特許文献１に記載のモータの絶縁抵抗の検出方法を適用した場合、第１のスイッチがオンになって交流電源が供給されると、整流回路により、平滑コンデンサの負側母線とアース間に交流電源の周波数で電位差が生じ、接地コンデンサがその電位差により充電される。そして、モータの絶縁抵抗を測定するために第１のスイッチをオフした時に、接地コンデンサの電圧が残っていると、電流検出部には、平滑コンデンサの電圧に基づく半導体スイッチング素子の漏れ電流のみならず、接地コンデンサの電圧によっても、モータの絶縁抵抗を通して電流が流れてしまい、半導体スイッチング素子の漏れ電流に相当する等価抵抗を正しく算出できないといったおそれがあった。

本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、その目的は、負側母線とアース間に接地コンデンサが挿入されているモータ制御装置の場合であっても、モータの絶縁抵抗を精度良く検出できるモータ制御装置を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の一の態様は、
第１電源部と、前記第１電源部からの電力供給をオフすることができる第１スイッチと、前記第１電源部からの電力を母線に出力する直流供給部と、前記母線に接続されたコンデンサと、前記母線に供給された直流を交流に変換して前記モータを駆動制御するスイッチング素子と、負側母線に接続された接地コンデンサと、を備えたモータ制御装置であって、
前記負側母線を接地可能な第２スイッチと、
前記母線に接続された第２電源部に一端が接続され、他端が接地可能な第３スイッチと
前記モータの巻線と前記負側母線との間の電流値を検出する電流検出部と、
前記第１スイッチ部により電力供給がオフにされ、所定時間前記第２スイッチがオンにされて前記接地コンデンサの電荷が放電され、前記第３スイッチの開時及び閉時における前記電流検出部によってそれぞれ検出された電流値と前記コンデンサの電圧値及び前記第２電源部の電圧値とに基づいて、前記モータの絶縁抵抗値が算出される絶縁抵抗算出部と、
を備えたモータ制御装置、である。

前記課題を解決するための本発明の別の態様は、
第１電源部と、前記第１電源部からの電力供給をオフすることができる第１スイッチと、前記第１電源部からの電力を母線に出力する直流供給部と、前記母線に接続されたコンデンサと、前記母線に供給された直流を交流に変換して前記モータを駆動制御するスイッチング素子と、負側母線に接続された接地コンデンサと、を備えたモータ制御装置の絶縁抵抗検出方法であって、
前記第１スイッチにより電力供給をオフし、
前記負側母線を接地可能な第２スイッチを所定時間オンにして前記接地コンデンサの電荷を放電し、
前記母線に一端を接続し、他端を第３スイッチを介して接地した第２電源部の、前記第３スイッチを開とし、前記モータの巻線と前記第２電源部が接続された前記母線との間の第１の電流値を電流検出部により検出し、
前記第３スイッチを閉とし、前記モータの巻線と前記第２電源部が接続された前記母線との間の第２の電流値を前記電流検出部により検出し、
検出された前記第１の電流値及び前記第２の電流値と、前記コンデンサの電圧値及び前記第２電源部の電圧値とに基づいて、前記モータの絶縁抵抗値を算出する、
モータ制御装置の絶縁抵抗検出方法、である。

本発明のその他の態様は、後述する発明を実施するための形態の実施例の説明から明らかである。

本発明によれば、第１スイッチ部により電力供給をオフすることにより、第１電源部からの電力供給が停止される。
そして、モータの絶縁抵抗値を算出する際には、第１電源部からの電力供給が停止された状態で第３スイッチを閉とする前に、第２スイッチをオンすることにより、負側母線に接続された接地コンデンサに蓄積された電荷が接地側に放電されて、負側母線と各接地点との電位差がなくなる。

この状態で、第３スイッチを開とした状態では、コンデンサの電圧のみによりスイッチング素子を介する漏れ電流が流れ、第１の電流値が電流検出部によって検出される。他方、同様に第１電源部からの電力供給が停止された状態で、第３スイッチを閉とした場合には、第１の電流値と、第２電源部の電圧のみによるモータの巻線を通る電流の大部分（余部は負側のスイッチング素子の微小な漏れ電流である。）とが加わった第２の電流値が電流検出部によって検出される。電流検出部によって検出された両電流値すなわち第１の電流値及び第２の電流値と、コンデンサの電圧値及び第２電源部の電圧値とに基づいて演算を行うことにより、モータの絶縁抵抗値を精度よく算出することができる。

なお、ここで、「第１スイッチ」は、遮断器を含めてあらゆるスイッチを含み、バッテリや電源の端子と接触する端子や接点であっても、電源からの電力供給をオフすることができる構造であればすべて含むものとする。また、「直流供給部」は、交流から直流に変換する電力変換器等が用いられる。その他、「スイッチ」と称する場合には、前記の「スイッチ」を含み、電流を止め又は流すことができれば如何なるものでもよく、機械的なスイッチ、リレー、半導体スイッチなども含む。

以上のとおり、本発明によれば、負側母線とアース間に接地コンデンサが挿入されているモータ制御装置の場合でも、モータの絶縁抵抗を精度良く検出できるモータ制御装置を提供することができる。

本発明のモータ制御装置の第１の態様を示す回路図 本発明のモータ制御装置の第２の態様を示す回路図

図１に本発明の第１の態様を示す。

なお、以下の説明においては、電流は電流値を、電圧は電圧値を、インピーダンスはインピーダンス値を、また抵抗は抵抗値を含み得るものとし、当業者の技術常識にしたがって、解釈されるものとする。

モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１は、整流回路（直流供給部）Ｓ_Ｄと、正側の母線ＭＬ_＋と負側の母線ＭＬ_－からなる母線ＭＬと、平滑コンデンサ（コンデンサ）Ｃ_１、Ｃ_２と、半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_６により構成されるインバータと、絶縁抵抗算出部３_１とから構成される。

モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１は、電力供給をオフすることができる第１スイッチである電磁接触器ＭＳを介して三相交流電源（第１電源部）Ｓ_１から供給される三相交流電圧を整流回路（直流供給部）Ｓ_Ｄにより全波整流して直流電圧を母線ＭＬに出力する。

出力された直流電圧は、母線ＭＬの正側の母線ＭＬ_＋と負側の母線ＭＬ_－との間に接続された平滑コンデンサ（コンデンサ）Ｃ_１、Ｃ_２により平滑化される。

平滑化された母線ＭＬ_＋、ＭＬ_－に供給されている直流電圧は、正側の母線ＭＬ_＋と負側の母線ＭＬ_－との間に接続された半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_６により構成されるインバータに供給され、母線ＭＬ_＋、ＭＬ_－に供給された直流を逆変換した交流によりモータ１が駆動される。

モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ２は、正側の母線ＭＬ_＋と負側の母線ＭＬ_－からなる母線ＭＬと、平滑コンデンサ（コンデンサ）Ｃ_２と、半導体スイッチング素子ＴＲ_７～ＴＲ_１２により構成されるインバータと、絶縁抵抗算出部３_２とから構成される。

モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ２は、モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１とともに整流回路Ｓ_Ｄからの直流電圧が供給され、半導体スイッチング素子ＴＲ_７～ＴＲ_１２により構成されるインバータにより母線ＭＬに供給された直流を交流に逆変換してモータ２を駆動するように構成されている。

モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１、Ｃ_ｏｎｔ２の負側母線ＭＬ_－は、ノイズ対策のため、それぞれ接地コンデンサＣ_３、Ｃ_４を介して接地されている。

ここでは、さらに、負側母線ＭＬ_－に、接地スイッチである第２スイッチＳＷ_１が設けられている。

この態様は、モータ１とモータ２がそれぞれ別の軸を駆動するように構成された２軸駆動に適用される構成を示している。

モータ制御装置１の絶縁抵抗算出部３_１は、母線ＭＬのうちの負側母線ＭＬ_－とアースＥの間に設けられた直流電源（第２電源部）Ｓ_２と、スイッチＳＷ_２（第３スイッチ）と、負側母線ＭＬ_－とモータ１の巻線Ｌに接続された電流検出抵抗Ｒ_１と、電流検出抵抗Ｒ_１の電圧から電流を検出するとともに、絶縁抵抗の検出動作を制御し、また、絶縁抵抗値を演算する検出制御部（電流検出部）４_１とから構成されている。

モータ制御装置２の絶縁抵抗算出部３_２は、母線ＭＬのうちの負側母線ＭＬ_－とモータ２の巻線Ｌに接続された電流検出抵抗Ｒ_２、電流検出抵抗Ｒ_２の電圧から電流を検出し、また、絶縁抵抗値を演算する検出制御部（電流検出部）４_２から構成されている。

電流検出抵抗Ｒ_１、Ｒ_２はそれぞれの軸のモータ１、２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のうちの１相の巻線Ｌのみに接続すればよく、モータ１、２の巻線Ｌの抵抗は非常に小さいため、いずれの相でも検出が可能である。

直流電源Ｓ_２は、平滑コンデンサＣ_１、Ｃ_２の電圧より低い電圧の範囲で、できるだけ高い電圧の電源を、アースＥ側の電位が負側母線ＭＬ_－より高い状態になるようにして用いる。また、計測に必要な程度で微小な電流容量の電源を用いている。

平滑コンデンサＣ_１、Ｃ_２の電圧より直流電源Ｓ_２の電圧を低く設定するのは、計測時にモータ１、２の絶縁抵抗Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２からインバータ部の上アーム（正側）の半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_３、ＴＲ_７～ＴＲ_９のフリーホイールダイオードＤ_ｆを通して平滑コンデンサＣ_１、Ｃ_２を充電する方向に電流が流れて、絶縁抵抗Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２の検出精度が低下するのを防ぐためである。

前記したモータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１、Ｃ_ｏｎｔ２の作動について以下説明をする。

通常のモータ制御時は、第２、第３のスイッチＳＷ_１、ＳＷ_２はオフのまま電磁接触器ＭＳをオンとし、インバータにより各軸のモータ制御が行われる。絶縁抵抗検出時は、モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１、Ｃ_ｏｎｔ２を以下のとおり作動させる。

全軸のモータ制御動作を停止させ、半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_１２をオフにし、電磁接触器ＭＳを遮断する。そして、第３スイッチＳＷ_２はオフのまま第２スイッチＳＷ_１をオンにして、所定時間の間に、接地コンデンサＣ_３、Ｃ_４の電荷を放電し、負側母線とアース間の電位差を０Ｖにする。次いで、第２スイッチＳＷ_１をオフとして、インバータの直流電圧Ｖ_ＰＮと電流検出抵抗Ｒ_１の電圧Ｖ_Ｒ１Ａ、電流検出抵抗Ｒ_２の電圧Ｖ_Ｒ２Ａを計測する。

接地コンデンサＣ_３、Ｃ_４の電圧が０Ｖになっているため、接地コンデンサＣ_３、Ｃ_４からモータ１、２の絶縁抵抗Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２を通して計測回路に電流は流れない。

平滑コンデンサＣ_１、Ｃ_２の電圧がインバータを構成する半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_１２に印加されているので、インバータの直流電圧Ｖ_ＰＮは、実質的に平滑コンデンサＣ_１、Ｃ_２の電圧に等しい。かかる電圧により、半導体スイッチング素子ＴＲ_１からＴＲ_４に電流が流れ、また、電流検出抵抗Ｒ_１に電流（第１の電流（値））が流れる。同様に半導体スイッチング素子ＴＲ_７からＴＲ_１０に電流が流れ、また、電流検出抵抗Ｒ_２に電流（第１の電流（値））が流れる。

正側の半導体スイッチング素子ＴＲ_１からＴＲ_４へと流れる電流及びＴＲ_７からＴＲ₁₀へと流れる電流は、半導体スイッチング素子の漏れ電流である。全ての相に同様に漏れ電流が流れるが、電流検出抵抗Ｒ_１、Ｒ_２が接続されている一相に着目することによりモータの絶縁抵抗を求めることができる。

ＴＲ_１、ＴＲ_４の半導体スイッチング素子の等価漏れ抵抗をそれぞれＲ_ｔｒ１とし、また、ＴＲ_７、ＴＲ_１０の半導体スイッチング素子の等価漏れ抵抗をそれぞれＲ_ｔｒ２とすると以下の式（１）、（２）が成り立つ。

(Ｖ_ＰＮ－Ｖ_Ｒ１Ａ)／Ｒ_ｔｒ１＝Ｖ_Ｒ１Ａ／Ｒ_ｔｒ１＋Ｖ_Ｒ１Ａ／Ｒ₁ ・・・(１)
(Ｖ_ＰＮ－Ｖ_Ｒ２Ａ)／Ｒ_ｔｒ２＝Ｖ_Ｒ２Ａ／Ｒ_ｔｒ２＋Ｖ_Ｒ２Ａ／Ｒ_２ ・・・(２)

次にスイッチＳＷ_２をオンにして、負側母線ＭＬ_－に対してアースＥに直流電源Ｓ_２の電圧Ｖ_ＤＣを印加し、電流検出抵抗Ｒ_１の電圧Ｖ_Ｒ１Ｂおよび電流検出抵抗Ｒ_２の電圧Ｖ_Ｒ２Ｂを計測する。これらの電流検出抵抗Ｒ_１、Ｒ_２と電圧Ｖ_Ｒ１Ｂ、Ｖ_Ｒ２Ｂからそこを流れる電流（第２の電流(値)）を取得できる。

モータ１に絶縁劣化がある場合は、直流電源Ｓ_２の電圧がモータの絶縁抵抗Ｒ_ｍ１を通して半導体スイッチング素子ＴＲ_４に印加され、電流検出抵抗Ｒ_１と半導体スイッチング素子ＴＲ_４に電流が流れる。

同様にモータ２に絶縁劣化がある場合は、直流電源Ｓ_２の電圧がモータの絶縁抵抗Ｒ_ｍ２を通して半導体スイッチング素子ＴＲ_１０に印加され、電流検出抵抗Ｒ_２と半導体スイッチング素子ＴＲ_１０に電流が流れる。

また、平滑コンデンサＣ_１、Ｃ_２の電圧、すなわちインバータの直流電圧Ｖ_ＰＮが半導体スイッチング素子ＴＲ_１、ＴＲ_４に印加された状態のため、半導体スイッチング素子ＴＲ_１からＴＲ_４へと電流が流れ、また、電流検出抵抗Ｒ_１にも電流が流れる。

同様に、半導体スイッチング素子ＴＲ_７からＴＲ_１０へと電流が流れ、また、電流検出抵抗Ｒ_２にも電流が流れる。

これらの半導体スイッチング素子ＴＲ_１からＴＲ_４へと流れる電流及びＴＲ_７からＴＲ_１０へと流れる電流は、これらの半導体スイッチング素子の漏れ電流である。しかし、これら半導体スイッチング素子の漏れ電流は、一般にモータの絶縁抵抗の低下により流れる電流と比較すると小さいので、平滑コンデンサの電圧Ｃ_１、Ｃ_２はほとんど低下しないと想定することができる。

この時、以下の式（３）、（４）が成り立つ。

(Ｖ_ＰＮ－Ｖ_Ｒ１Ｂ)／Ｒ_ｔｒ１＋(Ｖ_ＤＣ－Ｖ_Ｒ１Ｂ)／Ｒ_ｍ１＝Ｖ_Ｒ１Ｂ／Ｒ_ｔｒ１＋Ｖ_Ｒ１Ｂ／Ｒ_１・・・(３)
(Ｖ_ＰＮ－Ｖ_Ｒ２Ｂ)／Ｒ_ｔｒ２＋(Ｖ_ＤＣ－Ｖ_Ｒ２Ｂ)／Ｒ_ｍ２＝Ｖ_Ｒ２Ｂ／Ｒ_ｔｒ２＋Ｖ_Ｒ２Ｂ／Ｒ_２・・・(４)

モータ１の絶縁抵抗Ｒ_ｍ１は、前記式(１)と式(３)の連立方程式を解くことにより、以下の式(５)で求めることができる。

Ｒ_ｍ１＝Ｒ_１(Ｖ_ＤＣ－Ｖ_Ｒ１Ｂ)(Ｖ_ＰＮ－２Ｖ_Ｒ１Ａ)／｛(Ｖ_Ｒ１Ｂ－Ｖ_Ｒ１Ａ)Ｖ_ＰＮ｝・・・(５)

また、モータ２の絶縁抵抗Ｒ_ｍ２は、前記式(２)と式(４)の連立方程式を解くことにより、以下の式(６)で求めることができる。

Ｒ_ｍ２＝Ｒ_２(Ｖ_ＤＣ－Ｖ_Ｒ２Ｂ)(Ｖ_ＰＮ－２Ｖ_Ｒ２Ａ)／｛(Ｖ_Ｒ２Ｂ－Ｖ_Ｒ２Ａ)Ｖ_ＰＮ｝・・・(６)

これらの演算は、検出制御部４_１、４_２で行われている。なお、電流検出抵抗Ｒ_１、Ｒ_２の電圧Ｖ_Ｒ１Ａ、Ｖ_Ｒ２Ａの検出は、それぞれ１回ずつ検出することにより絶縁抵抗値Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２を算出することができることはいうまでもないが、両電圧Ｖ_Ｒ１Ａ、Ｖ_Ｒ２Ａのいずれか一方又は両方を複数回測定し、測定した電圧の各種平均値を採用しても差し支えない。

このような各種平均値を用いた場合には、ノイズ等により生じる異常値の影響を軽減できることのほか、より精度の高い絶縁抵抗値Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２を得ることができる。

そして、算出した絶縁抵抗値Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２をユーザ装置に情報として伝達する。絶縁抵抗値Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２の伝達は、いかなる手段に依っても良く、有線送信でも、無線送信でも差し支えない。

絶縁抵抗値Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２を知得したユーザは、かかる絶縁抵抗値が低い場合に絶縁抵抗の劣化が生じていると判断し、モータを交換するなど、予め、モータが地絡してシステムダウンすることを予測し、そのような不都合の発生を防止することができる。

絶縁抵抗が劣化しているか否かの判断は、実験や経験的に知られている値と比較することや、正常製品を用いて最初にモータ制御装置を設置した時に測定し、記録又は記憶させた初期値と比較することや、安全基準その他の設定値と比較することなど、適宜の判断手段を用いることができる。

モータ１、２の絶縁抵抗Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２が非常に小さく、半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_１２の負側の半導体スイッチング素子ＴＲ_４～ＴＲ_６、ＴＲ_１０～ＴＲ_１２が短絡破損しているような場合は、直流電源Ｓ_２からモータ１、２の絶縁劣化部を通して負側の半導体スイッチング素子ＴＲ_４～ＴＲ_６、ＴＲ_１０～ＴＲ_１２に電流が流れるが、直流電源Ｓ_２の電流容量は、平滑コンデンサＣ_１、Ｃ_２と比較すると非常に小さくすることができるため、流れる電流を僅かなものにとどめることができる。

したがって、負側の半導体スイッチング素子ＴＲ_４～ＴＲ_６、ＴＲ_１０～ＴＲ_１２の２次破損や、さらなるモータ１、２の絶縁劣化を生じさせるおそれはない。

前記態様では、２つのモータ１、２を使用する２軸のモータ制御装置における本発明の態様について説明したが、１軸あるいは３軸以上の場合においても、同様に本発明を適用することが可能である。前記態様がそうであるように、３軸以上の場合であっても、直流電源Ｓ_２は１軸にのみに設ければ足りる。

前記態様では、第１電源部として三相交流電源Ｓ_１を用いているが、第１電源部としては、三相交流電源ではなく、単相交流電源を用いても良い。また、前記態様では、直流供給部として整流回路を用いているが、ＰＷＭコンバータなどの電源に回生できる回路でも良い。その場合には、ＰＷＭコンバータを停止させて計測する。

また、第１電源部として、交流電源の代わりにバッテリなどの直流電源を用いても良い。また、電磁接触器を用いなくとも良く、スイッチを用いても良い。また、バッテリを装着するとそのことによりバッテリからモータ制御装置に電力が供給される場合には、バッテリ装着時に電気的に接続される接点や端子自体を第１スイッチとみなし得る。

さらに、前記態様では、モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１、Ｃ_ｏｎｔ２として、半導体スイッチング素子からなる三相インバータを用いているが、単相モータを駆動する場合には単相インバータを用いても良い。なお、インバータ方式は、前記態様のものに限定されるものではなく、フルブリッジであってもハーフブリッジであっても良い。

加えて、前記態様では、半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_１２のゲートドライブ電源は、通常の絶縁電源（図示せず）を用いているが、必要に応じて、ブートストラップ電源、高耐圧ＩＣ、その他各種電源の組み合わせなど、任意のゲートドライブ電源を選択し得る。

次に、図２に本発明の第２の態様を示す。

図２に示す第２スイッチＳＷ_１は、開閉スイッチではなく、直流母線ＭＬ_－に通じる接点ａと、第２電源Ｓ２に通じる接点ｂとのいずれか一方にのみ接触する選択スイッチとして構成されている。

この場合のモータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１、Ｃ_ｏｎｔ２の作動について以下説明をする。

通常のモータ制御時は、前記本発明の第１の態様と同じ計測が可能となるように、第２スイッチＳＷ_１は接点ｂと接続されていない状態とされ（中立状態であっても、接点ａと接続された状態であっても良い。）、第３スイッチＳＷ_２はオフのまま、電磁接触器ＭＳをオンとし、インバータにより各軸のモータ制御が行われる。その際、第２スイッチＳＷ_１は接点ｂと接続されていない状態のままである。

絶縁抵抗検出時は、モータ制御装置Ｃ_ｏｎｔ１、Ｃ_ｏｎｔ２を以下のとおり作動させる。

全軸のモータ制御動作を停止させ、半導体スイッチング素子ＴＲ_１～ＴＲ_１２をオフにし、電磁接触器ＭＳを遮断する。そして、第２スイッチＳＷ_１が負側母線ＭＬ_－に通じる接点ａを選択している状態として、第３スイッチＳＷ_２をオフからオンに切り替えて接地回路を構成する。次いで、所定時間後に、第３スイッチＳＷ_２をオンからオフに切り替えて接地回路を遮断して、インバータの直流電圧Ｖ_ＰＮと電流検出抵抗Ｒ_１の電圧Ｖ_Ｒ１Ａ、電流検出抵抗Ｒ_２の電圧Ｖ_Ｒ２Ａを計測する。

次に第２スイッチＳＷ_１を第２電源部Ｓ_２に通じる接点ｂを選択している状態とし、第３スイッチＳＷ_２をオフからオンに切り替えて接地回路を構成する。次いで、負側母線ＭＬ_－に対してアースＥに直流電源Ｓ_２の電圧Ｖ_ＤＣを印加し、電流検出抵抗Ｒ_１の電圧Ｖ_Ｒ１Ｂおよび電流検出抵抗Ｒ_２の電圧Ｖ_Ｒ２Ｂを計測する。これらの電流検出抵抗Ｒ_１、Ｒ_２と電圧Ｖ_Ｒ１Ｂ、Ｖ_Ｒ２Ｂからそこを流れる電流（第２の電流(値)）を取得できる。

その余の動作やモータ１、２の絶縁抵抗Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２の測定・算出方法は、前記本発明の第１の態様と同じである。

前記本発明の第１の態様と第２の態様とは、第２スイッチと第３スイッチの構成が異なっているが、要は、モータ１、２の絶縁抵抗Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２を測定する際に、接地コンデンサＣ_３、Ｃ_４に蓄積した電荷を放電させてから、直流電圧Ｓ_２の印加による電流検出を行えるようにするため、第２、第３スイッチと同じ技術的意義を有するスイッチである限り、どのような構成のスイッチであっても差し支えない。

以上、本発明の態様について縷々説明したが、本発明の技術的範囲は、これまでの説明において具体的に明示したものに限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項によって包含される態様はすべて含まれるものである。また、個々の用語や説明は、その技術的範囲を限定するものとして解釈されるものではない。

モータ １、２
アース Ｅ
絶縁抵抗 Ｒ_ｍ１、Ｒ_ｍ２
モータ制御装置１ Ｃ_ｏｎｔ１
モータ制御装置２ Ｃ_ｏｎｔ２
三相交流電源（第１電源部） Ｓ_１
電磁接触器（第１スイッチ） ＭＳ
整流回路（直流供給部） Ｓ_ＤＣ
母線 ＭＬ
正側母線 ＭＬ_＋
負側母線 ＭＬ_－
平滑コンデンサ（コンデンサ） Ｃ（Ｃ_１、Ｃ_２）
接地コンデンサ Ｃ_３、Ｃ_４
インバータの直流電圧 Ｖ_ＰＮ
半導体スイッチング素子 ＴＲ_１～ＴＲ_１２
半導体スイッチング素子の等価漏れ抵抗 Ｒ_ｔｒ１、Ｒ_ｔｒ２
フリーホイールダイオード Ｄ_ｆ
絶縁抵抗算出部 ３（３_１、３_２）
直流電源（第２電源部） Ｓ_２
直流電源の電圧 Ｖ_ＤＣ
スイッチ（第２スイッチ） ＳＷ_１
検出制御部（電流検出部） ４（４_１、４_２）
電流検出抵抗 Ｒ_１、Ｒ_２
電流検出抵抗Ｒ１の電圧 Ｖ_Ｒ１Ａ
電流検出抵抗Ｒ２の電圧 Ｖ_Ｒ２Ａ
スイッチ(第３スイッチ) ＳＷ_２

Claims (9)

1. 第１電源部と、前記第１電源部からの電力供給をオフすることができる第１スイッチと、前記第１電源部からの電力を母線に出力する直流供給部と、前記母線に接続されたコンデンサと、前記母線に供給された直流を交流に変換してモータを駆動制御するスイッチング素子と、負側母線に接続された接地コンデンサと、を備えたモータ制御装置であって、
   前記負側母線を接地可能な第２スイッチと、
   前記母線に接続された第２電源部に一端が接続され、他端が接地可能な第３スイッチと、
   前記モータの巻線と前記負側母線との間の電流値を検出する電流検出部と、
   前記第１スイッチにより電力供給がオフにされ、所定時間前記第２スイッチがオンにされて前記接地コンデンサの電荷が放電され、前記第３スイッチの開時及び閉時における前記電流検出部によってそれぞれ検出された電流値と前記コンデンサの電圧値及び前記第２電源部の電圧値とに基づいて、前記モータの絶縁抵抗値が算出される絶縁抵抗算出部と、
   を備えたモータ制御装置。
2. 前記第２電源部は、前記母線と前記第３スイッチとの間に介在される直流電源部であり、
   前記絶縁抵抗算出部は、前記第３スイッチの開時及び閉時における前記電流検出部によってそれぞれ検出された電流値と前記コンデンサの電圧値及び前記第２電源部の電圧値とに基づいて、前記モータの絶縁抵抗値を算出する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記直流電源部は、その負側の一端が前記負側母線に接続され、
   前記直流電源部の電圧は、前記コンデンサの電圧より低く設定される、請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記第２スイッチと前記第３スイッチとは、その順序で前記負側母線から直列に接続され、前記第２スイッチは、少なくとも前記負側母線と前記直流電源部とを、選択的に前記第３スイッチに接続可能なスイッチである、請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
5. 第１電源部と、前記第１電源部からの電力供給をオフすることができる第１スイッチと、前記第１電源部からの電力を母線に出力する直流供給部と、前記母線に接続されたコンデンサと、前記母線に供給された直流を交流に変換してモータを駆動制御するスイッチング素子と、負側母線に接続された接地コンデンサと、を備えたモータ制御装置の絶縁抵抗検出方法であって、
   前記第１スイッチにより電力供給をオフし、
   前記負側母線を接地可能な第２スイッチを所定時間オンにして前記接地コンデンサの電荷を放電し、
   前記母線に一端を接続し、他端を第３スイッチを介して接地した第２電源部の、前記第３スイッチを開とし、前記モータの巻線と前記第２電源部が接続された前記母線との間の第１の電流値を電流検出部により検出し、
   前記第３スイッチを閉とし、前記モータの巻線と前記第２電源部が接続された前記母線との間の第２の電流値を前記電流検出部により検出し、
   検出された前記第１の電流値及び前記第２の電流値と、前記コンデンサの電圧値及び前記第２電源部の電圧値とに基づいて、前記モータの絶縁抵抗値を算出する、
   モータ制御装置の絶縁抵抗検出方法。
6. 前記第２電源部は、前記母線に接続されて蓄電された前記コンデンサであり、前記第２電源部の電圧値は前記コンデンサの電圧値である、請求項５に記載のモータ制御装置の絶縁抵抗検出方法。
7. 前記第２電源部は、前記母線と前記第３スイッチとの間に介在される直流電源部であり、
   絶縁抵抗算出部は、前記第３スイッチの開時及び閉時における前記電流検出部によってそれぞれ検出された電流値と前記コンデンサの電圧値及び前記第２電源部の電圧値とに基づいて、前記モータの絶縁抵抗値を算出する、請求項５に記載のモータ制御装置の絶縁抵抗検出方法。
8. 前記直流電源部は、その負側の一端が前記負側母線に接続され、
   前記直流電源部の電圧は、前記コンデンサの電圧より低く設定される、請求項７に記載のモータ制御装置の絶縁抵抗検出方法。
9. 前記第２スイッチと前記第３スイッチとは、その順序で前記負側母線から直列に接続され、前記第２スイッチは、少なくとも前記負側母線と前記直流電源部とを、選択的に前記第３スイッチに接続可能なスイッチである、請求項７又は８に記載のモータ制御装置の絶縁抵抗検出方法。

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