WO2018096640A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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櫻井　直樹
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株式会社日立製作所
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    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
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    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device such as an inverter, and more particularly to a power conversion device that diagnoses an abnormality of a motor or a machine driven by the motor.
  • a vibration sensor is attached to a motor or a machine driven by the motor, and the motor or the machine driven by the motor is driven based on a detection signal of vibration by the sensor during inertia rotation within a predetermined rotation speed region of the motor.
  • Patent Document 2 it is described that an acoustic sensor that is less expensive than a vibration sensor is used. That is, a method is described in which an acoustic sensor is attached to a motor or a machine driven by the motor, and abnormality of the motor or the machine driven by the motor is diagnosed from the signal.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a power conversion device that diagnoses abnormality of a motor or a machine driven by the motor with high reliability and high accuracy.
  • an acoustic sensor is provided in the power conversion device, and a sound pressure signal acquired by the acoustic sensor when the motor is driven is input, and an interface unit that receives motor rotation information, a sound pressure signal from the interface unit, and a motor rotation
  • An accumulation unit that accumulates information, an abnormality detection unit that detects an abnormality based on the relationship between the sound pressure signal and the motor rotation information, and an external output unit that outputs an abnormality when the abnormality detection unit detects an abnormality Is a power conversion device.
  • the present invention can output the detected abnormality to the outside without installing a sensor in the motor or the machine driven by the motor, and when the sensor is directly attached to the motor or the machine driven by the motor, it takes time. And the possibility that the sensor is detached from the motor or the machine driven by the motor can be eliminated.
  • the accuracy can be improved by detecting the abnormality from the relationship between the torque of the power converter, the motor rotation speed, and the sound pressure acquired by the acoustic sensor.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
  • the power converter (inverter) 1 is electrically connected to the motor 3 through three-phase motor wires 2a, 2b, and 2c.
  • the motor drives a machine 5 having a rotating part through the motor rotating shaft 4.
  • the motor wiring 2a is provided with a current sensor 10a for measuring a motor driving current.
  • the motor wiring 2c is provided with a current sensor 10b for measuring the motor driving current.
  • the calculation unit 11 provided in the microcomputer 90 Based on these current sensor signals 100a and 100b, a torque command instructed from the outside, and the motor rotation speed, the calculation unit 11 provided in the microcomputer 90 generates a drive command 110 for the IGBT.
  • the drive command 101 from the microcomputer 90 is amplified by the gate drive circuit 30 to turn on / off the IGBT 40, thereby controlling the motor current and driving the motor with an external torque command and motor rotation speed.
  • the acoustic sensor 20 is provided outside the inverter 1 and measures the sound of the motor or the machine driven by the motor.
  • the signal 103 measured by the acoustic sensor 20 is converted from an analog signal to a digital signal 104 by an analog / digital converter (A / D converter) 12.
  • the digitized signal 104 of the acoustic sensor 20, the torque command 102, and the motor rotational speed information 101 are stored in the data storage means 50 outside the microcomputer 90 through the interface circuit 13.
  • a change with time is detected from the accumulated data of the data accumulating means 50 by the abnormality detecting device 60, and when an abnormality is detected, the operator is notified of the abnormality through the external output unit.
  • the analog information 103 of the acoustic sensor is converted into a digital signal 104 by an analog / digital converter (A / D converter) 12 and input to the interface circuit 203.
  • a torque command 102 and motor rotation speed information 101 are input from the calculation unit 11 to the interface circuit 13.
  • a signal is sent from the interface circuit 13 to the data accumulating means 50 and data is accumulated in the data accumulating means 50, and the anomaly detecting device 60 uses the data accumulating means 50 to detect an abnormality in the determining means 201 from the change with time of data. If it is determined, the operator is notified of the abnormality through the external output unit 70.
  • a time measuring unit may be provided, or time information may be acquired from the outside.
  • a method for detecting an abnormality from the change over time in the relationship between motor torque and sound pressure will be described with reference to FIG.
  • the sound pressure increases in proportion to the motor torque in normal operation.
  • the relationship between the motor torque and the sound pressure is distributed over a certain range as shown in FIG. Abnormality is detected by detecting that this relationship changes over time.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
  • the signal 103 measured by the sensor 20 is converted from the analog signal 103 to the digital signal 104 by the analog / digital converter (A / D converter), and the frequency is converted by the FFT (Fast Fourier Transform) converter 80.
  • the signal 105 and the sound pressure signal 106 are generated, and the frequency signal 105, the sound pressure signal 106, the torque command 102, and the motor rotation speed information 101 are stored by the data storage means 50 through the interface circuit 13.
  • the present invention also starts to operate.
  • the analog information 103 of the acoustic sensor is converted into a digital signal 104 by an analog / digital converter (A / D converter) 12, and a frequency signal 105 and a sound pressure signal 106 are generated by an FFT (Fast Transform) converter 80. Is done.
  • the frequency signal 105 and the sound pressure signal 106 are input to the interface circuit 203.
  • a torque command 102 and motor rotation speed information 101 are input from the calculation unit 11 to the interface circuit 13.
  • a signal is sent from the interface circuit 13 to the data accumulating means 50 and data is accumulated in the data accumulating means 50, and the abnormality detecting device 60 based on the data accumulating means 50 is determined by the determining means 201 from the change of data over time.
  • the operator is notified of the abnormality through the external output unit 70.
  • Sound is roughly classified into two types, where the horizontal axis represents the motor rotation speed and the vertical axis represents the frequency of sound acquired by the acoustic sensor.
  • One is a sound that does not depend on the rotational speed of the motor, and corresponds to the natural vibration frequency of the motor or the machine driven by the motor.
  • the other is a sound proportional to the rotational speed of the motor.
  • FIG. 7 illustrates a method for detecting an abnormality from the temporal change in the relationship between time and the frequency of sound acquired by the acoustic sensor.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the frequency of the sound acquired by the acoustic sensor, the rotating part such as the bearing of the motor 3 or the machine driven by the motor is damaged, Abnormalities can be detected by measuring the sound generated at the frequency intervals with the detection device 60.
  • FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention.
  • the interface circuit 13 of the power conversion device 1 is connected to the data storage means 50 provided at another site via the network 300.
  • the network 300 By connecting the data storage means 50 by the network 300, as shown in FIG. 1, it is possible to hold a larger amount of data, that is, long-term data than when the data storage means 50 is provided in the power converter 1. Can be monitored for a longer time.
  • FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • acoustic sensors 20a and 20b which are further converted into digital signals 104a and 103b by analog / digital converters (A / D converters) 12a and 12b, respectively, and further FFT (Fast Fourier Transform) ) Converters 80a and 80b are included.
  • a / D converters analog / digital converters
  • FFT Fast Fourier Transform
  • FIG. 10 shows a fifth embodiment of the present invention. 4 and 9, the analog / digital converter (A / D converter) 12 and the FFT (Fast Fourier Transform) converter 80 use circuits built in the microcomputer 90, but the A / D conversion and FFT are performed. Since the calculation amount is large, there is a possibility that the microcomputer 90 cannot catch up with processing, and a microcomputer or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) 91 different from the IGBT driving microcomputer 90 is provided.
  • a / D converter analog / digital converter
  • FFT Fast Fourier Transform
  • FIG. 11 shows a drive circuit for driving the motor 3.
  • the diodes 401a to 401f constitute a three-phase diode bridge.
  • the anode of the diode 401a and the cathode of 401b are connected to a three-phase R-phase input.
  • the anode of the diode 401c and the cathode of 401d are connected to the S-phase input, and the anode of the diode 401e and the cathode of 401f are connected to the T-phase input.
  • the alternating current is full-wave rectified by a three-phase diode bridge composed of diodes 401a to 401f, and further, ripple components are removed by smoothing capacitors 4022a and 4022b to become direct current.
  • the collectors of the IGBTs 403a to 403f are connected to the cathodes of the diodes 4044a to 4044f, and the emitters of the IGBTs 403a to 403f are connected to the anodes of the diodes 4044a to 4044f.
  • the collectors of the IGBTs 403a, 403c and 403e are connected to the diodes 401a, 401c and 401d and the smoothing capacitors 4022a and 4022b, and the emitters of the IGBTs 403b, 403d and 403f are connected to the diodes 401b, 401, 401d and 401f and the smoothing capacitors 4022a and 4022b. Yes.
  • a gate drive circuit 40 is connected to the gates of the IGBTs 3a to 3f.
  • the emitter of the IGBT 403 a and the collector of the IGBT 403 b are connected to the U phase of the motor 3.
  • the emitter of the IGBT 403c and the collector of the IGBT 3d are connected to the V phase of the motor 3
  • the emitter of the IGBT 403e and the collector of the IGBT 4033f are connected to the W phase of the motor 3.
  • the diodes 401a to 401f, the IGBTs 403a to 403f, and the diodes 4044a to 4044f are stored in one module 30.
  • a current sensor 10a is provided in the wiring between the U phase of the motor 5, the emitter of the IGBT 403a, and the collector of the IGBT 403b, and a current sensor 10b is provided in the wiring between the V phase of the motor 500, the emitter of the IGBT 403e, and the collector of the IGBT 403f.
  • FIG. 12 shows a sixth embodiment of the present invention.
  • Wirings 621a and 621b are wound around the electromagnetic steel plates 620a and 620b, and the electromagnetic steel plates 620a and 620b and the wirings 621a and 621b constitute a stator.
  • Magnets 624a to 624d are housed in the cases 623a and 623b, and the rotors are configured by the cases 623a and 623b and the magnets 624a to 624d.
  • the stator and the rotor are housed in a motor housing 700.
  • motor housing cooling fins 601a and 601b are provided on the surface of the motor housing 700.
  • the motor housing cooling fins 601a and 601b are provided along the circumference of the motor.
  • the case 623a, 623b and the motor rotating shaft 4 connected to the load are connected.
  • a bearing 606 a is provided at the left end of the motor to support the motor rotating shaft 4.
  • the motor housing 700 is connected to the flange 602 by screws 607a and 607b.
  • the motor rotating shaft 4 is indicated by a bearing 606 a connected to the flange 602.
  • the flange 602 is fixed to a mechanical device not shown in the drawing by bolt holes 608a and 608b.
  • An inverter housing 710 is connected to the motor housing 700 by bolts 711a and 611b on the opposite side (motor back surface) of the motor housing 700 to the motor rotating shaft 4.
  • the back surface cooling fin 612 is connected to the back surface of the inverter housing 710 by the inverter housing 710 by bolts 613a and 613b.
  • a cooling fan 641 is provided on the back surface cooling fin 612 via pedestals 640a and 640b.
  • a print 550 is provided on the module 30, and capacitors 402 a and 402 b, a microcomputer 90, an acoustic sensor 20, and a gate drive circuit 40 are provided.
  • a wind tunnel cover 600 that covers the cooling fan 641, the inverter housing 710, the motor housing 700, and the cooling fins 612 is provided.
  • the acoustic sensor 40 is covered with the inverter housing 710 and blocks the sound other than the motor, the sound of only the motor can be picked up and high-precision measurement and abnormality detection are possible.

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Abstract

信頼性が高く、高精度にモータあるいはモータが駆動する機械の異常を診断する電力変換装置を提供することにあり、電力変換装置に音響センサを設けるとともに、モータ駆動時の音響センサで取得した音圧信号を入力するとともに、モータ回転情報を受けるインターフェイス部と、 インターフェイス部からの音圧信号とモータ回転情報を蓄積する蓄積部と、音圧信号と、モータ回転情報との関係に基づいて異常を検知する異常検知部と、異常検知部で異常を検知した場合に、異常を出力する外部出力部とを有する。

Description

電力変換装置
　本発明は、インバータなどの電力変換装置に関し、特に、モータあるいはモータが駆動する機械の異常を診断する電力変換装置に関する。
　モータ及びモータが駆動する機械には、ベアリング軸受等多くの摩耗する部品が使われている。従来は、定期点検で異常を調べていたが、分解等の作業が多く保守にコストがかかっていた。また、機構部が装置の内部に組み込まれ、容易に分解できない場合は定期的にベルト等の装置の一部あるいは装置全部を交換する必要があり、コストがかかっていた。また、鉄道、自動車、ビルの空調、エレベータ等20年以上使われる機械も多く、高い信頼性も要求されている。
　そこで、モータ及びモータが駆動する機械を分解することなく異常を検出する構成が提案されている。
　特許文献１では、モータあるいはモータが駆動する機械に振動センサを取り付け、モータの所定の回転速度領域内での慣性回転時に、前記センサによる振動の検出信号に基づいてモータあるいはモータが駆動する機械の異常を診断する手法が述べられている。
　また、特許文献２では、振動センサより安価な音響センサを使うことが述べられている。すなわち、モータあるいはモータが駆動する機械に音響センサを取り付け、その信号からモータあるいはモータが駆動する機械の異常を診断する手法が述べられている。
特許第4581693号公報 特公平1-45011号公報
　特許文献１、２ともセンサをモータあるいはモータが駆動する機械に取り付けるため、時間が立つとセンサがモータあるいはモータが駆動する機械から外れてしまう課題がある。また、異常を検知する精度について課題がある。
　本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、信頼性が高く、高精度にモータあるいはモータが駆動する機械の異常を診断する電力変換装置を提供することにある。
　本発明は、電力変換装置に音響センサを設けるとともに、モータ駆動時の音響センサで取得した音圧信号を入力するとともに、モータ回転情報を受けるインターフェイス部と、インターフェイス部からの音圧信号とモータ回転情報を蓄積する蓄積部と、音圧信号と、モータ回転情報との関係に基づいて異常を検知する異常検知部と、前記異常検知部で異常を検知した場合に、異常を出力する外部出力部とを設けた電力変換装置である。
　本発明は、モータあるいはモータにより駆動される機械にセンサを設置することなく、検知した異常を外部に出力することができ、センサがモータあるいはモータが駆動する機械に直接取り付けた場合、時間が立つとセンサがモータあるいはモータが駆動する機械から外れてしまう可能性を排除できる。
　また、電力変換装置のトルク、モータ回転数と音響センサで取得した音圧との関係から異常として検知することで、精度を向上できる。
本発明の第1実施例を示す図。 本発明の第１実施例の動作を説明するためのフローチャート。 本発明において、モータトルクと音圧の関係の経時的変化から異常を検出する方法を説明する図。 本発明の第２の実施例を示す図。 本発明の第２実施例の動作を説明するためのフローチャート。 本発明において、モータの回転数と音響センサが取得した音の周波数の関係の経時的変化から異常を検出する第１の方法を説明する図。 本発明において、時間と音響センサが取得した音の周波数の関係の経時的変化から異常を検出する第２の方法を説明する図。 本発明の第３の実施例を示す図。 本発明の第４の実施例を示す図。 本発明の第５の実施例を示す図。 ３相永久磁石モータを駆動するための駆動回路を示す図。 本発明の第６の実施例を示す図。
　図1に、本発明の第1実施例を示す。電力変換装置（インバータ）１は3相モータ線２ａ、２ｂ、２ｃによりモータ３に電気的に接続している。モータは、モータ回転軸４を通じて、回転部を有する機械５を駆動する。モータ配線２ａにはモータ駆動電流を測定する電流センサ１０ａが設けられている。さらに、モータ配線２ｃにはモータ駆動電流を測定する電流センサ１０ｂ設けられている。これら電流センサ信号１００ａ、１００ｂと、外部から指示されたトルク指令、モータ回転数に基づきマイコン９０内に設けられた演算部１１はＩＧＢＴの駆動指令１１０を発生させる。マイコン９０からの駆動指令１０１はゲート駆動回路３０により増幅されＩＧＢＴ４０をオン、オフ制御し、これによりモータ電流を制御し、外部からのトルク指令、モータ回転数でモータを駆動する。
　本発明では、音響センサ２０がインバータ１の外部に設けられており、モータあるいはモータが駆動する機械の音を測定する。音響センサ２０で測定した信号１０３は、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２によりアナログ信号からデジタル信号１０４に変換される。デジタル化された音響センサ２０の信号１０４及びトルク指令１０２、モータ回転数情報１０１は、インターフェイス回路13を通じてマイコン９０の外部のデータ蓄積手段５０に蓄積される。データ蓄積手段５０の蓄積データから経時的変化を異常検出装置６０により検出し、異常を検出した場合には外部出力部７０を通じて異常をオペレータに知らせる。
　さらに、本発明の第１実施例の動作を詳しく説明するため、図２のフローチャートを使って説明する。電力変換器が動作開始（２００）すると本発明も動作を開始する。音響のセンサのアナログ情報１０３はアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２によりデジタル信号１０４に変換され、インターフェイス回路２０３に入力される。演算部１１からはトルク指令１０２、モータ回転数情報１０１がインターフェイス回路１３に入力される。インターフェイス回路１３からデータ蓄積手段５０に信号がおくられデータ蓄積手段５０にデータが蓄積されるとともに、このデータ蓄積手段５０をもとに異常検出装置６０がデータの経時的変化から判定手段２０１で異常と判断した場合、外部出力部７０を通じて異常をオペレータに知らせる。経時的変化を把握するため図示していないが時間計測部を備えていてもよいし、外部から時間情報を取得するようにしてもよい。
　モータトルクと音圧の関係の経時的変化から異常を検出する方法を、図３にて説明する。モータトルクに対して、音圧は通常動作にモータトルクに比例して増加する。ただし、モータ回転数とモータが駆動する機械の固有値振動数と共鳴すると音圧が大きくなるため、モータトルクと音圧の関係は図３のようにある範囲に分布する。この関係が経時的変化するのをとらえることで異常を検出する。
　図４に、本発明の第２実施例を示す。第１実施例にさらにセンサ２０で測定した信号１０３をアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）によりアナログ信号１０３からデジタル信号１０４に変換した信号をFFT（Fast Fourier Transform）変換器80により周波数信号１０５と音圧信号１０６を生成し、インターフェイス回路１３を通じてデータ蓄積手段５０により周波数信号１０５と音圧信号１０６及びトルク指令１０２、モータ回転数情報１０１を蓄積する。
　さらに、本発明の第２実施例の動作を詳しく説明するため、図５のフローチャートを使って説明する。電力変換器が動作開始（２００）すると本発明も動作を開始する。音響のセンサのアナログ情報１０３はアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２によりデジタル信号１０４に変換されさらに、FFT（Fast Fourier Transform）変換器８０により周波数信号１０５と音圧信号１０６を生成される。周波数信号１０５と音圧信号１０６はインターフェイス回路２０３に入力される。演算部１１からはトルク指令１０２、モータ回転数情報１０１がインターフェイス回路１３に入力される。インターフェイス回路１３からデータ蓄積手段５０に信号がおくられデータ蓄積手段５０にデータが蓄積されるとともに、このデータ蓄積手段５０をもとに異常検出装置６０が、データの経時的変化から判定手段２０１で異常と判断した場合、外部出力部７０を通じて異常をオペレータに知らせる。
　モータの回転数と音響センサが取得した音の周波数の関係の経時的変化から異常を検出する方法を、図６にて説明する。モータの回転数を横軸、音響センサが取得した音の周波数を縦軸とすると音は大きく２つの種類に分類される。１つはモータの回転数に依存しない音で、モータあるいはモータが駆動する機械の固有振動周波数に対応する。もう１つは、モータの回転数に比例する音である。モータあるいはモータが駆動する機械のベアリング等の回転部に傷がついた場合、モータの回転数に比例する新たな音が発生する（音３）この音を異常検出装置６０ですることで異常を検出することができる。
　時間と音響センサが取得した音の周波数の関係の経時的変化から異常を検出する方法を、図７にて説明する。時間を横軸、音響センサが取得した音の周波数を縦軸とするとモータ３あるいはモータが駆動する機械のベアリング等の回転部に傷がついて、摺動する特定する部分と接触する場合、特定の周波数間隔で音が発生するその音を検出装置６０で測定することで異常を検出することができる。
　図８に本発明の第３実施例を示す。第３の実施例では、電力変換装置１のインターフェイス回路１３が、ネットワーク３００を介して電力変換装置は別のサイトに設けたデータ蓄積手段５０と接続している。このように、データ蓄積手段５０を、ネットワーク３００により接続することで、図１のように、電力変換装置１にデータ蓄積手段５０を設けるよりさらに多くのデータ量すなわち長時間のデータを保持することができ、より長時間の監視が可能になる。
　図９に、本発明の第４実施例を示す。本発明では２０ａ、２０ｂという複数の音響センサを有し、さらに、おのおのアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２ａ、１２ｂによりデジタル信号１０４a、１０３ｂに変換され、さらに、FFT（Fast Fourier Transform）変換器８０ａ、８０ｂを有している。複数の音響センサを有することで、複数のモータあるいはモータが駆動する機械がある場合、複数の音響センサを利用することで、異常音の位置を検出することができる。
　図１０に、本発明の第５実施例を示す。図４、図９ではアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１２及びFFT（Fast Fourier Transform）変換器８０はマイコン９０に内蔵されている回路を利用したが、Ａ／Ｄ変換及びＦＦＴの計算量が多いため、マイコン９０では処理が追いつかない可能性があり、ＩＧＢＴ駆動用マイコン９０とは別のマイコンあるいはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）９１を設けたものである。
　図１１に、モータ３を駆動するための駆動回路を示す。ダイオード４０１ａ～４０1ｆは3相のダイオードブリッジを構成している。ダイオード４０１aのアノードと、４０１bのカソードは３相のR相入力と接続している。同様にダイオード４０１cのアノードと、４０１dのカソードはS相入力、ダイオード４０１eのアノードと、４０１ｆのカソードはＴ相入力と接続している。交流はダイオード４０１ａ～４０１ｆで構成される3相のダイオードブリッジにより全波整流され、さらに平滑コンデンサ４０２２ａ、４０２２ｂによりリップル成分が取り除かれ直流となる。
　ＩＧＢＴ４０３ａ～４０３ｆのコレクタにはダイオード４０４４ａ～４０４４ｆのカソードが、ＩＧＢＴ４０３ａ～ｆのエミッタにはダイオード４０４４ａ～４０４４ｆのアノードが接続されている。ＩＧＢＴ４０３ａ、４０３ｃ、４０３ｅのコレクタはダイオード４０１ａ、４０１ｃ、４０１ｄ及び平滑コンデンサ４０２２ａ、４０２２ｂと接続され、ＩＧＢＴ４０３ｂ、４０３ｄ、４０３ｆのエミッタはダイオード４０１ｂ、４０１、４０１ｄ、４０１ｆ及び平滑コンデンサ４０２２ａ、４０２２ｂに接続されている。ＩＧＢＴ３ａ～ｆのゲートにはゲート駆動回路４０が接続している。ＩＧＢＴ４０３ａのエミッタとＩＧＢＴ４０３ｂのコレクタはモータ３のＵ相と接続している。同様に、ＩＧＢＴ４０３ｃのエミッタとＩＧＢＴ３ｄのコレクタはモータ３のＶ相、ＩＧＢＴ４０３ｅのエミッタとＩＧＢＴ４０３３ｆのコレクタはモータ３のＷ相と接続している。
　図１１では、ダイオード４０１ａ～４０１ｆ、ＩＧＢＴ４０３ａ～４０３ｆ及びダイオード４０４４ａ～４０４４ｆは1つのモジュール３０に格納されている。モータ５のＵ相とＩＧＢＴ４０３ａのエミッタとＩＧＢＴ４０３ｂのコレクタ間の配線には電流センサ１０ａがモータ５００のＶ相とＩＧＢＴ４０３ｅのエミッタとＩＧＢＴ４０３ｆのコレクタ間の配線には電流センサ１０ｂが設けられている。
　図１２に、本発明の第６の実施例を示す。電磁鋼板６２０ａ、６２０ｂには配線６２１ａ、６２１ｂが巻かれており電磁鋼板６２０ａ、ｂ、配線６２１ａ、６２１ｂで固定子を構成している。ケース６２３ａ、６２３ｂには磁石６２４ａ～ｄが納められており、ケース６２３ａ、６２３ｂ、磁石６２４ａ～６２４ｄにより回転子を構成している。固定子及び回転子は、モータ筺体７００に納められている。モータ筺体７００表面には、モータ筺体冷却フィン６０１ａ、６０１ｂが設けられている。モータ筺体冷却フィン６０１ａ、６０１ｂはモータの円周に沿って設けられている。ケース６２３ａ、６２３ｂと負荷につながるモータ回転軸４が接続されている。モータ筺体７００及び図２においてモータ左端部にはベアリング６０６ａが設けられモータ回転軸４を支えている。モータ筺体７００はフランジ６０２とねじ６０７ａ、６０７ｂにて接続されている。モータ回転軸４はフランジ６０２に接続したベアリング６０６ａにて指示されている。フランジ６０２はボルト穴６０８ａ、６０８ｂにより図には記載されていない機械装置に固定される。モータ筺体７００のモータ回転軸４の反対側（モータ裏面）には、インバータ筺体７１０がボルト７１１ａ、６１１ｂによりモータ筺体７００と接続されている。
　インバータ筺体７１０の裏面には、裏面冷却フィン６１２が、ボルト６１３ａ、６１３ｂによりインバータ筺体７１０により接続されている。裏面冷却フィン６１２には、台座６４０ａ、６４０ｂを介して冷却ファン６４１が設けられている。モジュール３０上にはプリント５５０が設けられ、コンデンサ４０２ａ、４０２ｂ、マイコン９０、音響センサ２０、ゲート駆動回路４０が設けられている。冷却ファン６４１、インバータ筺体７１０、モータ筺体７００、冷却フィン６１２を覆う風洞カバー６００が設けられている。
　本発明では、音響センサ４０はインバータ筺体７１０で覆われており、モータ以外の音を遮断するため、モータのみの音を拾えることができ高精度な計測及び異常検出が可能となる。
　１：電力変換装置（インバータ）、２ａ～ｃ：モータ線、３：モータ、４：モータ回転軸、５：機械、１２：アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、１３：インターフェイス回路、２０：音響センサ、３０：ゲート駆動回路、４０：ＩＧＢＴ、５０：データ蓄積手段、６０：異常検出装置、７０：外部出力部、８０：FFT（Fast Fourier Transform）変換器、９０：マイコン、１００ａ，１００ｂ：電流センサ信号、１１０：ゲート駆動信号、１０２：ＩＧＢＴ駆動信号、１０３：音響センサ信号、１０４：デジタル信号化された音響センサ信号、１０５：周波数信号、１０６：音圧信号、２００：駆動指令、２０１：判定手段、３００：ネットワーク

Claims (8)

  1. 電力変換装置に音響センサを設けるとともに、モータ駆動時の音響センサで取得した音圧信号を入力するとともに、モータ回転情報を受けるインターフェイス部と、
    前記インターフェイス部からの前記音圧信号とモータ回転情報を蓄積する蓄積部と、
    前記音圧信号と、前記モータ回転情報との関係に基づいて異常を検知する異常検知部と、
    前記異常検知部で異常を検知した場合に、異常を出力する外部出力部とを設けたことを特徴とする電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置において、前記モータ回転情報としてのトルクと、前記音圧信号とを前記蓄積部に蓄積し、
    前記音圧信号と、前記トルクとの関係が時間的に変化する場合を異常として前記異常検知部が検知することを特徴とした電力変換装置。
  3. 　請求項１に記載の電力変換装置において、前記音響センサで取得したデータをFFT（Fast Fourier Transform）変換器により音周波数信号を生成し、
    前記インターフェイス部は、前記モータ回転情報としてモータ回転数を入力し、
    前記モータの回転数と前記音周波数信号との関係において、前記モータの回転数の変化に従い前記音周波数信号が変化する音が発生したことを前記異常検知部で異常とすることを特徴とする電力変換装置。
  4. 　請求項３に記載の電力変換装置において、前記周波数信号と時間との関係において、周期的に特定の周波数の音信号が発生することを異常とする前記異常検知部を有することを特徴とする電力変換装置。
  5. 　請求項１から４のいずれかに一に記載の電力変換装置において、前記蓄積部はネットワークを介して電力変換装置の外に設けたことを特徴とする電力変換装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか一に記載の電力変換装置において、複数の音響センサを有することを特徴とする電力変換装置。
  7. 　請求項２から６のいずれか一に記載の電力変換装置において、前記FFT変換器をモータ駆動用マイコンとは別に設けたことを特徴とする電力変換装置。
  8. 　請求項１から６のいずれか一に記載の電力変換装置において、前記音響センサには、モータ以外の音を遮蔽する遮蔽部を設けていることを特徴とする電力変換装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110531736A (zh) * 2019-08-13 2019-12-03 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种大功率电机控制器故障监控电路及其方法
CN112514212A (zh) * 2018-07-17 2021-03-16 施乐百有限公司 电动机、风扇以及包括电动机和评估单元的系统
JPWO2021156957A1 (ja) * 2020-02-05 2021-08-12
JPWO2020157818A1 (ja) * 2019-01-29 2021-11-18 Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社 診断装置及びこれを備えた設備並びに診断方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62195891A (ja) * 1986-02-24 1987-08-28 松下電器産業株式会社 加熱調理器
JPH0145011B2 (ja) * 1978-05-12 1989-10-02 Hitachi Ltd
JP2004279322A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Toshiba Corp 回転機の軸受診断装置、回転機の軸受診断システム、携帯端末及び機能拡張用カード
JP2011191181A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 回転機器の異常診断システム、回転機器の異常診断装置及び回転機器の異常診断方法
JP2013223243A (ja) * 2012-04-12 2013-10-28 Ls Industrial Systems Co Ltd 移動端末のインバータ状態通知装置及びモータ状態分析装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6507790B1 (en) * 1998-07-15 2003-01-14 Horton, Inc. Acoustic monitor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0145011B2 (ja) * 1978-05-12 1989-10-02 Hitachi Ltd
JPS62195891A (ja) * 1986-02-24 1987-08-28 松下電器産業株式会社 加熱調理器
JP2004279322A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Toshiba Corp 回転機の軸受診断装置、回転機の軸受診断システム、携帯端末及び機能拡張用カード
JP2011191181A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp 回転機器の異常診断システム、回転機器の異常診断装置及び回転機器の異常診断方法
JP2013223243A (ja) * 2012-04-12 2013-10-28 Ls Industrial Systems Co Ltd 移動端末のインバータ状態通知装置及びモータ状態分析装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3547514A4 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112514212A (zh) * 2018-07-17 2021-03-16 施乐百有限公司 电动机、风扇以及包括电动机和评估单元的系统
JP2021531460A (ja) * 2018-07-17 2021-11-18 ジール・アベッグ エスエー 電気モーター、ファン、および、電気モーターと評価ユニットとからなるシステム
JP7337144B2 (ja) 2018-07-17 2023-09-01 ジール・アベッグ エスエー 電気モーター、ファン、および、電気モーターと評価ユニットとからなるシステム
CN112514212B (zh) * 2018-07-17 2024-05-10 施乐百有限公司 电动机、风扇以及通信系统
JPWO2020157818A1 (ja) * 2019-01-29 2021-11-18 Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社 診断装置及びこれを備えた設備並びに診断方法
JP7077426B2 (ja) 2019-01-29 2022-05-30 Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社 診断装置及びこれを備えた設備並びに診断方法
CN110531736A (zh) * 2019-08-13 2019-12-03 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 一种大功率电机控制器故障监控电路及其方法
JPWO2021156957A1 (ja) * 2020-02-05 2021-08-12
WO2021156957A1 (ja) * 2020-02-05 2021-08-12 Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社 監視装置及び監視方法
JP7261325B2 (ja) 2020-02-05 2023-04-19 Ｐｒｉｍｅｔａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｊａｐａｎ株式会社 監視装置、異常診断装置、監視方法及び異常診断方法

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