(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑コンデンサを備えた整流回路と交流電源との接続を遮断する遮断器と、
前記平滑コンデンサと並列に接続され複数のモータのそれぞれを個別に駆動する複数のインバータ回路と、
前記平滑コンデンサから前記インバータ回路、前記モータ、グランドを介して前記平滑コンデンサに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する検出スイッチと、
前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出部と、を有するモータ制御装置であって、
各インバータ回路は、
一対の半導体スイッチを直列に接続し前記一対の半導体スイッチ同士の接続ラインを前記モータの巻線に接続したアーム回路を複数並列に接続し複数のアーム回路を前記平滑コンデンサに並列に接続したスイッチング部と、
前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうち一方の半導体スイッチを駆動する高耐圧ＩＣを備えた第１駆動回路と、
前記第１駆動回路に電力を供給する直流電源を前記高耐圧ＩＣに接続する直流電源接続スイッチと、を有し、さらに、
前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、前記遮断器を遮断し、前記検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の直流電源接続スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の直流電源接続スイッチを閉にし、検出対象となるモータが接続される前記第１駆動回路にＰＷＭ信号を出力する検出動作制御部を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
平滑コンデンサを備えた整流回路と交流電源との接続を遮断する遮断器と、
前記平滑コンデンサと並列に接続され複数のモータのそれぞれを個別に駆動する複数のインバータ回路と、
前記平滑コンデンサから前記インバータ回路、前記モータ、グランドを介して前記平滑コンデンサに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する検出スイッチと、
前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出部と、を有するモータ制御装置であって、
各インバータ回路は、
一対の半導体スイッチを直列に接続し前記一対の半導体スイッチ同士の接続ラインをモータの巻線に接続したアーム回路を複数並列に接続し複数のアーム回路を前記平滑コンデンサに並列に接続したスイッチング部と、
前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうち高耐圧ＩＣと当該高耐圧ＩＣを駆動するブートストラップ回路を有し一方の半導体スイッチを駆動する第１駆動回路と、
前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうち他方の半導体スイッチを駆動する第２駆動回路と、
前記ブートストラップ回路と前記高耐圧ＩＣに電力を供給する直流電源を前記ブートストラップ回路と前記高耐圧ＩＣに接続する一方、前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを分離する分離スイッチと、を有し、さらに、
前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、前記遮断器を遮断し、前記検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の分離スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にし、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、前記インバータ回路の第２駆動回路には前記ＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させる検出動作制御部を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記各インバータ回路は、前記スイッチング部の少なくとも１つのアーム回路に、前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうち一方の半導体スイッチの端子間をバイパスするバイパススイッチを有し、
前記前記検出動作制御部は、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路のバイパススイッチを開にする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路のバイパススイッチを閉にすることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１駆動回路に出力するＰＷＭ信号のデューティー比Ａは、前記絶縁抵抗検出用電流経路に、前記モータの絶縁抵抗の検出に必要な電流を流すための電圧が生成できる、３０％から７０％の範囲の値を選定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第１駆動回路に出力するＰＷＭ信号のデューティー比Ａは、前記絶縁抵抗検出用電流経路に、前記モータの絶縁抵抗の検出に必要な電流を流すための電圧が生成でき、かつ、前記ブートストラップ回路のコンデンサを前記一方の半導体スイッチのスイッチング動作が可能な程度に充電できる、３０％から７０％の範囲の値を選定することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記第１駆動回路は、各アーム回路を形成する一対の半導体スイッチのうちの一方の半導体スイッチに対して個別に設けられ、
前記直流電源接続スイッチは、全ての前記第１駆動回路の高耐圧ＩＣを前記直流電源からまとめて遮断でき、前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流を流れ込ませない位置に設けた単独のスイッチであることを特徴とする請求項１または４に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記第１駆動回路は、各アーム回路を形成する一対の半導体スイッチのうちの一方の半導体スイッチに対して個別に設けられ、
前記第２駆動回路は、各アーム回路を形成する一対の半導体スイッチのうちの他方の半導体スイッチに対して個別に設けられ、
前記分離スイッチは、全ての前記第１駆動回路の前記ブートストラップ回路と前記高耐圧ＩＣを前記直流電源からまとめて遮断でき、前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流を流れ込ませない位置に設けた単独のスイッチであることを特徴とする請求項２または５に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記検出動作制御部は、前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、前記検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する機能を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記検出スイッチの一方の端子に前記抵抗器の一端が接続され、さらに他方の端子に前記モータが地絡状態にあるときに前記絶縁抵抗検出用電流経路に過電流が流れるのを防止する保護抵抗器の一端が接続され、前記抵抗器の他端は前記平滑コンデンサに接続され前記保護抵抗器の他端はグランドに接続されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記絶縁抵抗検出部は、検出した前記モータの絶縁抵抗を用いてモータの絶縁劣化を判定する絶縁劣化判定機能をさらに有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のモータ制御装置におけるモータの絶縁劣化検出方法であって、
前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信する第１段階と、
前記遮断器を遮断し、検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の直流電源接続スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の直流電源接続スイッチを閉にする第２段階と、
検出対象となるモータが接続される第１駆動回路にＰＷＭ信号を出力する第３段階と、
前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する第４段階と、
を含むことを特徴とするモータの絶縁劣化検出方法。
【請求項１２】
請求項２に記載のモータ制御装置におけるモータの絶縁劣化検出方法であって、
前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信する第１段階と、
遮断器を遮断し、検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の分離スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にする第２段階と、
前記検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、前記インバータ回路の第２駆動回路には前記ＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させて前記絶縁抵抗検出用電流経路内に検出電流を流す第３段階と、
前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する第４段階と、
を含むことを特徴とするモータの絶縁劣化検出方法。
【請求項１３】
前記第１段階では、
前記モータの絶縁抵抗の検出指示がどのモータに対する指示であるのかを認識する段階を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載のモータの絶縁劣化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの絶縁劣化検出機能を備えたモータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、サーボモータは、モータ制御装置に接続され、モータ制御装置内に設けたＰＷＭインバータによって駆動される。サーボモータは、工作機械をはじめとする生産設備で多く用いられる。工作機械の中には、切削液を供給しながらワークを加工する機械がある。切削液を用いる機械では、切削液がサーボモータに付着し、付着した切削液がサーボモータの内部に侵入して、サーボモータの絶縁を徐々に劣化させる。
【０００３】
サーボモータの絶縁が劣化すると、サーボモータ内の巻線とグランドとの間の絶縁抵抗が小さくなり、最終的には、巻線とグランドとが電気的に繋がってしまい、地絡に至る。地絡が生じると、漏電ブレーカーをトリップさせたり、モータ制御装置を損傷させたりして、システムダウンを発生させる。システムダウンの発生は、工場の生産ラインを強制的に停止させることになるため、工場での生産に多大の損害を与える。
【０００４】
従来、予防保全の観点から、地絡に至る前に、サーボモータの絶縁劣化を容易に検出できる装置を要望する声があった。特に、多くのサーボモータを用いている多軸の工作機械を使用する工場では、サーボモータの絶縁劣化を、個々に検出できる装置が切望されている。
【０００５】
多数のモータの絶縁劣化を検出する従来の方法として、下記特許文献１に示すような方法がある。
【０００６】
下記特許文献１に示す方法は、モータの絶縁劣化検出時、まず、モータごとに、整流回路が備える平滑コンデンサの一端を、第１スイッチを介してモータの巻線に接続し、他端を、第２スイッチを介してグランドに接続して、平滑コンデンサから第１スイッチ、モータの巻線、第２スイッチ、グランド、平滑コンデンサに至る閉回路を形成する。そして、モータごとに、この閉回路を流れる電流を測定し、また、閉回路に接続した抵抗器のリンク電圧を測定する。最後に、測定した電流と測定したリンク電圧とからそれぞれのモータの絶縁抵抗を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１５６６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この方法を適用したとしてもモータの絶縁抵抗を正確に検出できない場合がある。たとえば、モータ制御装置が次のように構成されている場合である。
【０００９】
インバータ回路のプラス極のトランジスタのゲート制御信号を、高耐圧ＩＣを用いて伝送させ、そのマイナス極のトランジスタのゲート制御信号を、高耐圧ＩＣを用いずに伝送させるインバータ回路を設け、全てのインバータ回路で共用する整流回路を設けている場合である。
【００１０】
このような構成のモータ制御装置において、モータごとに絶縁抵抗を検出するときには、インバータ回路とモータとを接続する接続線から高耐圧ＩＣの電源を通して整流回路の−側に電流が流れてしまう。つまり、絶縁抵抗を検出するときに形成する閉回路に、検出電流とは逆向きの電流が流れてしまう。この逆向きの電流は絶縁抵抗の正確な検出を阻害する。
【００１１】
本発明は、上記のような構成を有するモータ制御装置においても、容易に絶縁抵抗を検出することができ、複数のモータの絶縁劣化の状態を個別に正確に把握することができるモータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係るモータ制御装置は、遮断器、複数のインバータ回路、検出スイッチ、検出動作制御部、絶縁抵抗検出部を有する。各インバータ回路は、スイッチング部、第１駆動回路、直流電源接続スイッチを有する。
【００１３】
遮断器は、平滑コンデンサを備えた整流回路と交流電源との接続を遮断する。
【００１４】
複数のインバータ回路は、前記平滑コンデンサと並列に接続され複数のモータのそれぞれを個別に駆動する。
【００１５】
検出スイッチは、前記平滑コンデンサから前記インバータ回路、前記モータ、前記平滑コンデンサに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【００１６】
各インバータ回路のスイッチング部は、一対の半導体スイッチを直列に接続し前記一対の半導体スイッチ同士の接続ラインを前記モータの巻線に接続したアーム回路を複数並列に接続し複数のアーム回路を前記平滑コンデンサに並列に接続する。
【００１７】
各インバータ回路の第１駆動回路は、前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうち一方の半導体スイッチを駆動する高耐圧ＩＣを備える。
【００１８】
各インバータ回路の直流電源接続スイッチは、前記第１駆動回路に電力を供給する直流電源を前記高耐圧ＩＣに接続する。高耐圧ＩＣの２次側電源、及び、トランジスタの駆動電源は、別途絶縁電源などで構成する。
【００１９】
検出動作制御部は、前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、前記遮断器を遮断し、前記検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の、高耐圧ＩＣを用いて構成される全てのインバータ回路の直流電源接続スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の直流電源接続スイッチを閉にし、検出対象となるモータが接続される前記第１駆動回路、第２駆動回路にＰＷＭ信号を出力する。
【００２０】
絶縁抵抗検出部は、前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る他のモータ制御装置は、遮断器、複数のインバータ回路、検出スイッチ、検出動作制御部、絶縁抵抗検出部を有する。各インバータ回路は、スイッチング部、第１駆動回路、第２駆動回路、分離スイッチを有する。
【００２２】
遮断器は、平滑コンデンサを備えた整流回路と交流電源との接続を遮断する。
【００２３】
複数のインバータ回路は、前記平滑コンデンサと並列に接続され複数のモータのそれぞれを個別に駆動する。
【００２４】
検出スイッチは、前記平滑コンデンサから前記インバータ回路、前記モータ、前記平滑コンデンサに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【００２５】
各インバータ回路のスイッチング部は、一対の半導体スイッチを直列に接続し前記一対の半導体スイッチ同士の接続ラインをモータの巻線に接続したアーム回路を複数並列に接続し複数のアーム回路を前記平滑コンデンサに並列に接続する。
【００２６】
各インバータ回路の第１駆動回路は、アーム回路の一対の半導体スイッチのうち高耐圧ＩＣと当該高耐圧ＩＣを駆動するブートストラップ回路を有し一方の半導体スイッチを駆動する。
【００２７】
各インバータ回路の第２駆動回路は、前記アーム回路の一対の半導体スイッチのうち他方の半導体スイッチを駆動する。
【００２８】
前記分離スイッチは、前記ブートストラップ回路と前記高耐圧ＩＣに電力を供給する直流電源を前記ブートストラップ回路と前記高耐圧ＩＣに接続する一方、前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とを分離する。
【００２９】
検出動作制御部は、前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、前記遮断器を遮断し、前記検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の、高耐圧ＩＣを用いて構成される全てのインバータ回路の分離スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にし、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、前記インバータ回路の第２駆動回路には前記ＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させる。
【００３０】
絶縁抵抗検出部は、前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する。
【００３１】
上記目的を達成するための本発明に係るモータの絶縁劣化検出方法は、前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信する第１段階と、前記遮断器を遮断し、検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の、高耐圧ＩＣを用いて構成される全てのインバータ回路の直流電源接続スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の直流電源接続スイッチを閉にする第２段階と、検出対象となるモータが接続される第１駆動回路にＰＷＭ信号を出力する第３段階と、前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する第４段階と、を含む。
【００３２】
上記目的を達成するための本発明に係る他のモータの絶縁劣化検出方法は、前記モータの絶縁抵抗の検出指示を受信する第１段階と、遮断器を遮断し、検出スイッチを閉にして絶縁抵抗検出用電流経路を形成し、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路以外の全てのインバータ回路の分離スイッチを開にして前記絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れ込まないようにする一方、検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の分離スイッチを閉にする第２段階と、前記検出対象となるモータが接続されるインバータ回路の第１駆動回路にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して当該インバータ回路のスイッチング部の少なくとも一つのアーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオン状態にして他方をオフ状態にし、その後、前記インバータ回路の第２駆動回路には前記ＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して前記アーム回路の一対の半導体スイッチの一方をオフ状態にして他方をオン状態にするスイッチング動作を繰り返させて前記絶縁抵抗検出用電流経路内に検出電流を流す第３段階と、前記絶縁抵抗検出用電流経路を流れる電流を用いて各モータの絶縁抵抗を検出する第４段階と、を含む。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、高耐圧ＩＣを有するモータ制御装置であっても、容易に絶縁抵抗を検出することができ、複数のモータの絶縁劣化の状態を個別に正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１に係るモータ制御装置の構成図である。
【図２】図１に示したモータ制御装置の絶縁抵抗検出時の動作フローチャートである。
【図３】実施形態１に係るモータ制御装置の絶縁抵抗検出時の動作説明に供する図である。
【図４】実施形態２に係るモータ制御装置の絶縁抵抗検出時の動作説明に供する図である。
【図５】実施形態３に係るモータ制御装置の絶縁抵抗検出時の動作説明に供する図である。
【図６】実施形態３に係るモータ制御装置で用いるＰＷＭ信号の一例を示す図である。
【図７】実施形態４に係るモータ制御装置の絶縁抵抗検出時の動作説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、本発明に係るモータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法の実施形態を、［実施形態１］から［実施形態４］に分けて説明する。
【００３６】
［実施形態１］
〔モータ制御装置の構成〕
図１は、実施形態１に係るモータ制御装置の構成図である。図に示すように、実施形態１に係るモータ制御装置１００は、２台のモータＭ１、Ｍ２を駆動でき、２台のモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗を個別に検出できる。実施形態１に係るモータ制御装置を用いてモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗を検出する場合には、検出対象となるモータの配線を外す必要がなく、交流電源からの漏れ電流の影響を受けることがない。また、下記のように、２軸で構成されるモータ制御装置が高耐圧ＩＣを備えていたとしても、２つのモータの絶縁抵抗を個別に正確に検出することができる。なお、本明細書で記載している高耐圧ＩＣとは、通常の制御回路と高電圧系回路を混載したＩＣのことを言う。
【００３７】
実施形態１で例示するモータは、三相交流モータであり、モータＭ１は、スター接続されたＲ相の巻線Ｗ１ｒ、Ｓ相の巻線Ｗ１ｓ、Ｔ相の巻線Ｗ１ｔを有する。モータＭ１が駆動されているときには、たとえば、巻線Ｗ１ｒ、Ｗ１ｓ、Ｗ１ｔに電気角で１２０°位相をずらした電流が流される。また、モータＭ１の絶縁抵抗Ｒ１ｉは等価回路として巻線Ｗ１ｒ、Ｗ１ｓ、Ｗ１ｔの中性点とグランドとの間の絶縁を示す抵抗として記載してある。絶縁抵抗Ｒ１ｉの抵抗値があらかじめ定めた一定の値以下になるとモータＭ１の絶縁が劣化していると判断できる。
【００３８】
同様に、モータＭ２は、スター接続されたＲ相の巻線Ｗ２ｒ、Ｓ相の巻線Ｗ２ｓ、Ｔ相の巻線Ｗ２ｔを有する。モータＭ２が駆動されているときには、モータＭ１と同様に、たとえば、巻線Ｗ２ｒ、Ｗ２ｓ、Ｗ２ｔに、電気角で１２０°位相をずらした電流が流される。また、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉの抵抗値があらかじめ定めた一定の値以下になるとモータＭ２の絶縁が劣化していると判断できる。
【００３９】
モータ制御装置１００は、平滑コンデンサＣを備えた整流回路１１０と交流電源（三相）１２０との接続を遮断する遮断器１３０を有する。
【００４０】
整流回路１１０は、図に示す通り、ブリッジ接続した６個のダイオードＤ１−Ｄ６を有し、６個のダイオードＤ１−Ｄ６は交流電源１２０から流れる交流電流を全波整流する。６個のダイオードＤ１−Ｄ６によって全波整流された直流電流は、平滑コンデンサＣによって平滑化され、全波整流後の直流電流電圧のリップルが低減される。
【００４１】
遮断器１３０は、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときにその接点が開放され、整流回路１１０と交流電源１２０との接続を遮断する。
【００４２】
整流回路１１０には、２つのインバータ回路１４０−１と１４０−２が並列に接続してある。インバータ回路１４０−１と１４０−２は、平滑コンデンサＣと並列に接続され、モータＭ１、Ｍ２のそれぞれを個別に駆動する。インバータ回路１４０−１と１４０−２の構成は同一であるので、代表してインバータ１４０−１の構成を説明する。
【００４３】
インバータ１４０−１は、スイッチング部を構成する３つのアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを有する。
【００４４】
アーム回路１５０Ａは、一対のトランジスタ（半導体スイッチ）ＴＲ１とＴＲ４とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ１とＴＲ４同士の接続ライン１５２ＡにモータＭ１の巻線Ｗ１ｒを接続する。アーム回路１５０Ｂは、一対のトランジスタＴＲ２とＴＲ５とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ２とＴＲ５同士の接続ライン１５２ＢにモータＭ１の巻線Ｗ１ｔを接続する。アーム回路１５０Ｃは、一対のトランジスタＴＲ３とＴＲ６とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ３とＴＲ６同士の接続ライン１５２ＣにモータＭ１の巻線Ｗ１ｓを接続する。
【００４５】
３つのアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ（スイッチング部）は整流回路１１０の平滑コンデンサＣに並列に接続される。スイッチング部を形成する６つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、ＴＲ２、ＴＲ５、ＴＲ３、ＴＲ６のコレクタ−エミッタ間には、ダイオードＤが逆接続される。
【００４６】
各アーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを形成する一対のトランジスタＴＲ１、ＴＲ４または、ＴＲ２、ＴＲ５または、ＴＲ３、ＴＲ６のうち、一方のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のそれぞれには、高耐圧ＩＣ１４５が接続される。高耐圧ＩＣ１４５にはコンデンサＣ０が並列に接続される。高耐圧ＩＣ１４５とコンデンサＣ０とによって第１駆動回路を形成する。高耐圧ＩＣの２次側電源、及び、トランジスタの駆動電源は、別途絶縁電源などで構成する。
【００４７】
各アーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃを形成する一対のトランジスタＴＲ１、ＴＲ４または、ＴＲ２、ＴＲ５または、ＴＲ３、ＴＲ６のうち、他方のトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のそれぞれには、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６を駆動する第２駆動回路１４７が接続される。
【００４８】
高耐圧ＩＣ１４５は、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のそれぞれに対して個別に設けられる。また、第２駆動回路１４７は、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のそれぞれに対して個別に設けられる。
【００４９】
トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を駆動する第１駆動回路の高耐圧ＩＣ１４５は、直流電源ＤＰＳが直流電源接続スイッチ１４９−１によって接続される。また、第１駆動回路の高耐圧ＩＣ１４５とトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６を駆動する第２駆動回路１４７とは、直流電源接続スイッチ１４９−１によって接続される。
【００５０】
直流電源接続スイッチ１４９−１が開になると、高耐圧ＩＣ１４５と直流電源ＤＰＳが切り離されて、高耐圧ＩＣ１４５を通じて流れる電流が絶縁抵抗検出用電流経路に流れ込むことを防止する。また、第１駆動回路の高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７とが分離される。逆に、直流電源接続スイッチ１４９−１が閉になると、高耐圧ＩＣ１４５と直流電源ＤＰＳが接続され、高耐圧ＩＣ１４５は、直流電源ＤＰＳの電圧によりトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を駆動する。また、第１駆動回路の高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７とが接続される。
【００５１】
なお、実施形態１では、直流電源接続スイッチ１４９−１を高耐圧ＩＣ１４５が接続されるラインと第２駆動回路１４７が接続されるラインとの間に設け、直流電源接続スイッチ１４９−１を開とすることで、全ての高耐圧ＩＣ１４５と全ての第２駆動回路１４７とを１つの直流電源接続スイッチ１４９−１でまとめて分離している。しかし、直流電源接続スイッチ１４９−１は隣接する高耐圧ＩＣ１４５間、及び隣接する第２駆動回路１４７間に設けても良い。
【００５２】
検出スイッチ１５５の一方の端子には、平滑コンデンサＣの一端とトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６のエミッタを接続するラインに一方の端子が接続された抵抗器１６０が接続される。また、検出スイッチ１５５の他方の端子には、モータＭ１またはＭ２が地絡状態にあるときに過電流が流れるのを防止する保護抵抗器１６５の一端が接続される。保護抵抗器１６５の他端はグランドに接続される。
【００５３】
モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときに、検出スイッチ１５５を閉じると、下記のいずれかの絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【００５４】
すなわち、モータＭ１の絶縁抵抗を検出するときには、インバータ回路１４０−１において、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、アーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ２、ＴＲ５、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ及びアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ３、ＴＲ６、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓの３つの巻線を経由し、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【００５５】
また、絶縁抵抗検出用電流経路は、上記のように３つの巻線を経由するのではなく、１つずつの巻線を経由する下記のいずれかの経路であっても良い。
【００５６】
すなわち、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。または、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ２、ＴＲ５、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。または、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ３、ＴＲ６、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。また、任意の２つのアーム回路（たとえばアーム回路１５０Ａと１５０Ｃ）によって絶縁抵抗検出用電流経路を形成するようにしても良い。
【００５７】
なお、モータＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、インバータ回路１４０−２側において、上記と同様に、いずれかの経路で絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【００５８】
遮断器１３０、直流電源接続スイッチ１４９−１、１４９−２、検出スイッチ１５５は、検出動作指示部１７０によって駆動される。
【００５９】
検出動作制御部１７０は、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、図３に示してあるように、遮断器１３０を開にし、直流電源接続スイッチ１４９−１を閉に、直流電源接続スイッチ１４９−２を開にして、同時に検出スイッチ１５５を閉にして、インバータ回路１４０−１側において上記の絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【００６０】
一方、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ２に対するものであれば、遮断器１３０を開にし、直流電源接続スイッチ１４９−１を開に、直流電源接続スイッチ１４９−２を閉にして、同時に検出スイッチ１５５を閉にして、インバータ回路１４０−２側において上記の絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【００６１】
直流電源接続スイッチ１４９−１と１４９−２は通常は同時に閉となることはなく、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであるか、モータＭ２に対するものであるかによって択一的に開閉される。したがって、インバータ回路１４０−１側において絶縁抵抗検出用電流経路を形成するときには、インバータ回路１４０−２側の影響を受けることなく、モータＭ１の絶縁抵抗Ｒ１ｉが測定できる。また、インバータ回路１４０−２側において絶縁抵抗検出用電流経路を形成するときには、インバータ回路１４０−１側の影響を受けることなく、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが測定できる。なお、モータＭ１の絶縁抵抗Ｒ１ｉとモータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉの並列抵抗値を検出したい場合は、直流電源接続スイッチ１４９−１と１４９−２を同時に閉とする。
【００６２】
ＰＷＭ制御回路１７５は、絶縁抵抗検出時には、検出動作制御部１７０からの指示を受けて、高耐圧ＩＣ１４５及び第２駆動回路１４７に一定のデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。
【００６３】
これにより、スイッチング部の少なくとも一つのアーム回路（たとえば３つであればアーム回路１５０Ａ−１５０Ｃ）の一対のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をオン状態にしてトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６をオフ状態にし、その後トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をオフ状態にしてトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６をオン状態にするスイッチング動作が繰り返される。また、スイッチング部の少なくとも一つのアーム回路（たとえば１つであればアーム回路１５０Ａ）の一対のトランジスタＴＲ１をオン状態にしてトランジスタＴＲ４をオフ状態にし、その後トランジスタＴＲ１をオフ状態にしてトランジスタＴＲ４をオン状態にするスイッチング動作が繰り返される。
【００６４】
ＰＷＭ制御回路１７５は、アーム回路１５０Ａ−１５０Ｃの第１駆動回路を形成する高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記の一定のデューティー比のＰＷＭ信号をパルスの位相を合わせるように同期させて出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線の絶縁抵抗を検出できるようにする。
【００６５】
また、ＰＷＭ制御回路１７５は、アーム回路１５０Ａの高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｒまたは巻線Ｗ２ｒの絶縁抵抗を検出できるようにする。または、アーム回路１５０Ｂの高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｔまたは巻線Ｗ２ｔの絶縁抵抗を検出できるようにする。または、アーム回路１５０Ｃの高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｓまたは巻線Ｗ２ｓの絶縁抵抗を検出できるようにする。
【００６６】
さらに、ＰＷＭ制御回路１７５は、任意の２つのアーム回路（たとえばアーム回路１５０Ａと１５０Ｃ）の高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に対してパルスの位相を合わせるように同期させて、同時に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力しても良い。
【００６７】
なお、検出動作指示部１７０とＰＷＭ制御回路１７５とで検出動作制御部を形成する。
【００６８】
検出スイッチ１５５と抵抗１６０との間にはＡ／Ｄコンバータ１８０が接続される。Ａ／Ｄコンバータ１８０は、抵抗１６０の端子間電圧をデジタル値に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１８０には、デジタル化された抵抗１６０の端子間電圧からモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗Ｒ１ｉまたはＲ２ｉを検出し、検出した絶縁抵抗の値を用いて絶縁劣化状態を判定する絶縁劣化判定コンピュータ１８５が接続される。
【００６９】
なお、Ａ／Ｄコンバータ１８０と絶縁劣化判定コンピュータ１８５とで絶縁抵抗検出部を形成する。
【００７０】
〔モータ制御装置の動作〕
次に、図１に示したモータ制御装置１００の動作について説明する。絶縁抵抗を検出する動作について説明する前に、まず、モータＭ１、Ｍ２を駆動する通常の動作について説明する。
【００７１】
（通常動作）
モータＭ１とＭ２を駆動する場合には、検出動作指示部１７０は作動しないので、遮断器１３０は図１に示すように閉状態になっている。交流電源１２０によって印加される電圧は整流回路１１０によって直流に変換され、モータＭ１を駆動するインバータ回路１４０−１とモータＭ２を駆動するインバータ回路１４０−２とに供給される。なお、通常動作では、図１に示すように、直流電源接続スイッチ１４９−１と１４９−２はともに閉状態であり、検出スイッチ１５５は開状態となっている。
【００７２】
ＰＷＭ制御回路１７５は、インバータ回路１４０−１と１４０−２のアーム回路１５０Ａ−１５０ＣのトランジスタＴＲ１−ＴＲ６のスイッチングを繰り返すことによって、モータＭ１、Ｍ２の巻線Ｗ１ｒ−Ｗ１ｔ、Ｗ２ｒ−Ｗ２ｔに電流を流し、モータＭ１、Ｍ２を回転させる。
【００７３】
ＰＷＭ制御回路１７５による、トランジスタＴＲ１−ＴＲ６のスイッチングの制御は、モータＭ１、Ｍ２に取り付けられているエンコーダからの信号に基づいて行われる。エンコーダからの信号によりモータＭ１、Ｍ２の回転位置が検出され、位置決めのためにモータＭ１、Ｍ２の速度が制御される。
【００７４】
（絶縁抵抗検出動作）
上記のような通常動作とは別に、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、モータ制御装置１００は次のように動作する。
【００７５】
図２は、図１に示したモータ制御装置１００の絶縁抵抗検出時の動作フローチャートである。この動作フローチャートに示す処理手順は、モータの絶縁劣化検出方法の手順を示すものでもある。
【００７６】
図２の動作フローチャートの処理を、図３を参照しながら説明する。
【００７７】
絶縁抵抗検出動作は、検出動作指示部１７０が、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を外部から入力することによって開始される。
【００７８】
検出動作指示部１７０が外部から絶縁抵抗の検出指示を受信すると（Ｓ１００）、検出動作指示部１７０は、図３に示すように、遮断器１３０を閉状態から開状態にして、整流回路１１０を交流電源１２０から切り離す（Ｓ１０１）。これによってインバータ回路１４０−１と１４０−２には電力が供給されなくなり、モータ制御装置１００が通常動作から絶縁抵抗検出動作に移行する。なお、絶縁抵抗の検出指示には、検出対象となるモータＭ１またはＭ２の情報を含んでいる。
【００７９】
このステップＳ１００の処理は絶縁劣化検出方法の第１段階に相当する。
【００８０】
検出動作指示部１７０は、絶縁抵抗の検出指示に含まれる検出対象となるモータの情報から、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。認識した検出指示により、開状態にさせる直流電源接続スイッチ１４９−１または１４９−２を選択し、選択した直流電源接続スイッチを開状態にする。
【００８１】
たとえば、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、絶縁抵抗の検出対象となるモータが接続されるインバータ回路は１４０−１であるので、検出動作指示部１７０は、図３に示すように、直流電源接続スイッチ１４９−１のみを閉状態にする。すなわち、直流電源接続スイッチ１４９−１は閉状態のままとし、絶縁抵抗の検出対象外のモータが接続されるインバータ回路１４０−２の直流電源接続スイッチ１４９−２は閉状態から開状態とする。
【００８２】
直流電源接続スイッチ１４９−２を開状態にするのは、万が一、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが低下している場合には、モータＭ２の巻線から高耐圧ＩＣ１４５、直流電源ＤＰＳ、平滑コンデンサＣが接続されている−ライン側に電流が流れ込んでしまうからである。この電流は絶縁抵抗Ｒ１ｉの誤検出を招く。
【００８３】
以上の誤検出を回避するために、モータＭ１の絶縁抵抗を検出する際には、直流電源接続スイッチ１４９−２を開状態にしている。なお、モータＭ２の絶縁抵抗を検出する際には、直流電源接続スイッチ１４９−１を開状態にする（Ｓ１０２）。
【００８４】
次に、検出動作指示部１７０は、図３に示すように、検出スイッチ１５５を閉状態にする（Ｓ１０３）。
【００８５】
このステップＳ１０１からステップＳ１０３の動作は絶縁劣化検出方法の第２段階に相当する。
【００８６】
ＰＷＭ制御回路１７５は、検出動作指示部１７０からの動作指示を受けて、インバータ回路１４０−１のアーム回路１５０Ａ−１５０Ｃの高耐圧ＩＣ１４５に一定のデューティー比のＰＷＭ信号をパルスの位相を合わせるように同期させて出力する。なお、絶縁劣化検出動作の際に用いるＰＷＭ信号と上記の通常動作の際に用いるＰＷＭ信号は異なる。絶縁劣化検出動作の際には、絶縁劣化検出に適した独自のＰＷＭ信号を用いる。
【００８７】
このＰＷＭ信号によって、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３及びＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６が交互にスイッチング動作される。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３及びＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６が交互にスイッチング動作することによって、生成された電圧が、平滑コンデンサＣからトランジスタＴＲ１、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、及びトランジスタＴＲ２、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ、及びトランジスタＴＲ３、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランド、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０を介して平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路に印加される。
【００８８】
トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がオンしている時間は高耐圧ＩＣ１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比によって決まるので、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、保護抵抗器１６５、抵抗器１６０の直列回路に印加される平均電圧Ｖは、平滑コンデンサＣの充電電圧をＶＤＣとすると、Ｖ＝ＶＤＣ×Ａ／１００ボルトになる。
【００８９】
したがって、絶縁抵抗検出用電流経路に流れる検出電流をＩとし、絶縁抵抗Ｒ１ｉの抵抗値をＲＲ１ｉ、保護抵抗器１６５の抵抗値をＲ１６５、抵抗器１６０の抵抗値をＲ１６０すると、
Ｉ＝Ｖ／（ＲＲ１ｉ＋Ｒ１６５＋Ｒ１６０）
＝ＶＤＣ×Ａ×／１００（ＲＲ１ｉ＋Ｒ１６５＋Ｒ１６０）アンペアである。
【００９０】
よって、抵抗器１６０の端子間電圧Ｖ１６０は、
Ｖ１６０＝ＶＤＣ×Ａ×Ｒ１６０／１００（ＲＲ１ｉ＋Ｒ１６５＋Ｒ１６０）ボルトである。なお、ここでは、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、巻線Ｗ１ｔ、巻線Ｗ１ｓの合成抵抗値と、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３の電圧降下は、極めて小さいので無視している。
【００９１】
抵抗器１６０の端子間電圧Ｖ１６０の大きさは絶縁抵抗Ｒ１ｉの大きさＲＲ１ｉに比例する。したがって、抵抗器１６０の端子間電圧Ｖ１６０の大きさを検出することで絶縁抵抗Ｒ１ｉの抵抗値ＲＲ１ｉを知ることができる。
【００９２】
因みに、ＲＲ１ｉ＝ＶＤＣ×Ａ×Ｒ１６０／１００×Ｖ１６０−Ｒ１６０−Ｒ１６５で求めることができる。
【００９３】
上記のように、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３は高耐圧ＩＣ１４５に出力されるＰＷＭ信号によってスイッチングされる。ＰＷＭ信号のデューティー比は大きいほどモータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、巻線Ｗ１ｔ、巻線Ｗ１ｓを含む、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、保護抵抗器１６５、抵抗器１６０の直列回路に印加される平均電圧Ｖが大きくなるので、絶縁抵抗Ｒ１ｉの検出には都合が良い。
【００９４】
このため、高耐圧ＩＣ１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比Ａは、絶縁抵抗検出用電流経路に、絶縁抵抗Ｒ１ｉの検出に必要な電流を流すための電圧が生成できる、３０％から７０％の範囲の値を選定している（Ｓ１０４）。
【００９５】
このステップＳ１０４は絶縁劣化検出方法の第３段階に相当する。
【００９６】
次に、Ａ／Ｄコンバータ１８０は、検出電流Ｉが抵抗器１６０に流れることで生成される抵抗器１６０の電圧Ｖ１６０をＡ／Ｄ変換する（Ｓ１０５）。
【００９７】
このステップＳ１０５は絶縁劣化検出方法の第４段階に相当する。
【００９８】
最後に、絶縁劣化判定コンピュータ１８５は、Ａ／Ｄ変換された電圧Ｖ１６０からモータＭ１の絶縁抵抗値ＲＲ１ｉを検出する（Ｓ１０６）。検出した絶縁抵抗値ＲＲ１ｉをモニタリングして、絶縁抵抗値ＲＲ１ｉが低下している場合には、モータＭ１を交換し、地絡によるシステムダウンの発生を未然に防止する。なお、絶縁劣化判定コンピュータ１８５には、検出したモータの絶縁抵抗を用いてモータの絶縁劣化を判定する絶縁劣化判定機能を設けても良い。
【００９９】
上記の絶縁抵抗検出動作においては、インバータ回路１４０−１または１４０−２のアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに同一のデューティー比のＰＷＭ信号を、パルスの位相を合わせるように同期させて与えるため、モータＭ１、Ｍ２を回転させる方向に力が働かず、モータＭ１、Ｍ２が回転することはない。逆に言えば、絶縁劣化検出動作時には、モータＭ１、Ｍ２が回転することのないように、インバータ回路１４０−１または１４０−２の各アーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに同一のデューティー比のＰＷＭ信号を与える。
【０１００】
以上のように、実施形態１に係るモータ制御装置１００によれば、モータＭ１、Ｍ２の通常運転を停止し、遮断器１３０を開状態にすることでモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗が測定できる。このため、モータＭ１、Ｍ２の配線を取り外す必要が無なく、絶縁抵抗の測定に際して、電源ラインを通して流れる漏れ電流や交流電源のノイズの影響を受けることがない。
【０１０１】
また、絶縁抵抗の検出時には、検出時のみ通電される専用の抵抗器１６０を用いて絶縁抵抗を測定している。このため、絶縁抵抗の抵抗値は絶縁抵抗の検出に適した値を採用することができる。
【０１０２】
さらに、１つの絶縁抵抗検出部を設けておくだけで複数のモータの絶縁抵抗を個別に検出できる。
【０１０３】
［実施形態２］
〔モータ制御装置の構成〕
図４は、実施形態２に係るモータ制御装置の構成図である。実施形態２に係るモータ制御装置１００Ａの構成は、図１に示した実施形態１に係るモータ制御装置１００の構成とほぼ同一である。
【０１０４】
実施形態１に係るモータ制御装置１００と異なっているのは、インバータ回路１４０−１のアーム回路１５０Ａに、トランジスタＴＲ１のコレクタ−エミッタ間をバイパスするバイパススイッチ１５６−１と抵抗器Ｒとの直列回路を接続していること、インバータ回路１４０−２のアーム回路１５０Ａに、トランジスタＴＲ１のコレクタ−エミッタ間をバイパスするバイパススイッチ１５６−２と抵抗器Ｒとの直列回路を接続していることである。この構成以外の構成は実施形態１に係るモータ制御装置１００の構成と同一である。
【０１０５】
バイパススイッチ１５６−１と１５６−２は、検出動作指示部１７０によって開閉される。また、その動作は、直流電源接続スイッチ１４９−１と１４９−２から独立している。
【０１０６】
〔モータ制御装置の動作〕
次に、図４に示したモータ制御装置１００Ａの動作について説明する。
【０１０７】
（通常動作）
通常動作は、バイパススイッチ１５６−１と１５６−２がともに開になっている以外は、実施形態１に係るモータ制御装置１００の動作と全く同一である。
【０１０８】
（絶縁抵抗検出動作）
通常動作とは別に、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、モータ制御装置１００Ａは次のように動作する。この動作は、モータの絶縁劣化検出方法を示すものでもある。
【０１０９】
実施形態１に係るモータ制御装置１００と同様に、実施形態２に係るモータ制御装置１００Ａも、絶縁抵抗検出動作は、検出動作指示部１７０が、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を外部から入力することによって開始される。
【０１１０】
検出動作指示部１７０が外部から絶縁抵抗の検出指示を受信すると、検出動作指示部１７０は、図４に示すように、遮断器１３０を閉状態から開状態にして、整流回路１１０を交流電源１２０から切り離す。これによってインバータ回路１４０−１と１４０−２には電力が供給されなくなり、モータ制御装置１００が通常動作から絶縁抵抗検出動作に移行する。
【０１１１】
検出動作指示部１７０は、絶縁抵抗の検出指示に含まれる検出対象となるモータの情報から、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。認識した検出指示により、開状態にさせる直流電源接続スイッチ１４９−１または１４９−２、及び、バイパススイッチ１５６−１または１５６−２を選択し、選択した直流電源接続スイッチ及びバイパススイッチを開状態にする。
【０１１２】
たとえば、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、絶縁抵抗の検出対象となるモータが接続されるインバータ回路は１４０−１であるので、検出動作指示部１７０は、図４に示すように、直流電源接続スイッチ１４９−１とバイパススイッチ１５６−１を閉状態にする。すなわち、直流電源接続スイッチ１４９−１は閉状態のままとし、バイパススイッチ１５６−１を開状態から閉状態にして、絶縁抵抗の検出対象外のモータが接続されるインバータ回路１４０−２の直流電源接続スイッチ１４９−２は閉状態から開状態とし、バイパススイッチ１５６−２は開状態のままとする。
【０１１３】
直流電源接続スイッチ１４９−２を開状態にするのは、実施形態１の場合と同様に、万が一、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが低下している場合には、モータＭ２の巻線から高耐圧ＩＣ１４５、直流電源ＤＰＳ、平滑コンデンサＣが接続されている−ライン側に電流が流れ込んでしまうからである。この電流は絶縁抵抗Ｒ１ｉの誤検出を招く。
【０１１４】
次に、検出動作指示部１７０は、図４に示すように、検出スイッチ１５５を閉状態にする。
【０１１５】
絶縁抵抗の検出対象となるモータが接続されるインバータ回路１４０−１のバイパススイッチ１５６−１が閉状態になり、検出スイッチ１５５が閉状態になると、平滑コンデンサＣからバイパススイッチ１５６−１、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランド、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０を介して平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れる。
【０１１６】
Ａ／Ｄコンバータ１８０は、検出電流Ｉが抵抗器１６０に流れることで生成される抵抗器１６０の電圧Ｖ１６０をＡ／Ｄ変換する。絶縁劣化判定コンピュータ１８５は、Ａ／Ｄ変換された電圧Ｖ１６０からモータＭ１の絶縁抵抗値ＲＲ１ｉを検出する。検出した絶縁抵抗値ＲＲ１ｉをモニタリングして、絶縁抵抗値ＲＲ１ｉが低下している場合には、モータＭ１を交換し、地絡によるシステムダウンの発生を未然に防止する。
【０１１７】
実施形態２に係るモータ制御装置１００Ａでは、絶縁抵抗検出動作時に、検出対象となるモータが接続されているインバータ回路のバイパススイッチのみを閉にする。バイパススイッチが閉になると、トランジスタとは無関係にバイパススイッチが閉じている間は絶縁抵抗検出用電流経路が形成されるので、高耐圧ＩＣ１４５にはＰＷＭ信号を与える必要はない。
【０１１８】
［実施形態３］
〔モータ制御装置の構成〕
図５は、実施形態３に係るモータ制御装置の構成図である。実施形態３に係るモータ制御装置１００Ｂの構成は、図１に示した実施形態１に係るモータ制御装置１００の構成とほぼ同一である。実施形態２に係るモータ制御装置１００Ｂは、下記のように、２軸で構成されるモータ制御装置がブートストラップ回路を備えていたとしても、２つのモータの絶縁抵抗を個別に正確に検出することができる。
【０１１９】
実施形態１に係るモータ制御装置１００と異なっているのは、インバータ回路１４０−１及び１４０−２のアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの高耐圧ＩＣ１４５に、抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１から構成されるブートストラップ回路を接続していること、高耐圧ＩＣ１４５とブートストラップ回路とに直流電源ＤＰＳを接続するとともに高耐圧ＩＣ１４５とコンデンサＣ０とで構成される第１駆動回路と第２駆動回路１４７とを分離する分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂ、１５７−２Ａ、１５７−２Ｂを設けていることである。この構成以外の構成は実施形態１に係るモータ制御装置１００の構成と同一である。
【０１２０】
分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂ、１５７−２Ａ、１５７−２Ｂは、検出動作指示部１７０によって開閉される。すなわち、検出対象となるモータがＭ１のときには、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂが閉になり、分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂが開になる。逆に、検出対象となるモータがＭ２のときには、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂが開になり、分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂが閉になる。
【０１２１】
トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を駆動する高耐圧ＩＣ１４５とトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６を駆動する第２駆動回路１４７とは、分離スイッチ１５７−１Ｂ、１５７−２Ｂによって接続される。分離スイッチ１５７−１Ｂ、１５７−２Ｂが開になると、高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７とが分離される。分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−２Ａは、ブートストラップ回路を構成する直流電源ＤＰＳ、抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６から直流電源ＤＰＳに戻る回路を遮断する。すなわち、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−２Ａが開になるとブートストラップ回路への通電が遮断される。逆に、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−２Ａが閉になると、高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７とが接続され、ブートストラップ回路への通電が可能になる。このため、コンデンサＣ１が充電され、高耐圧ＩＣ１４５は、コンデンサＣ１の電圧によりトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３を駆動する。
【０１２２】
なお、本実施形態では、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−２Ａを抵抗器Ｒ１と直流電源ＤＰＳとの間に設けて、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−２Ａを開とすることで、全ての高耐圧ＩＣ１４５と全ての第２駆動回路１４７とを１つの分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−２Ａでまとめて分離しているが、分離スイッチは、それぞれの抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１との間に設けても良い。
【０１２３】
モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときに、検出スイッチ１５５を閉じると、下記のいずれかの絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【０１２４】
すなわち、モータＭ１の絶縁抵抗を検出するときには、インバータ回路１４０−１において、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、アーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ２、ＴＲ５、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ及びアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ３、ＴＲ６、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓの３つの巻線を経由し、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【０１２５】
また、絶縁抵抗検出用電流経路は、上記のように３つの巻線を経由するのではなく、１つずつの巻線を経由する下記のいずれかの経路であっても良い。
【０１２６】
すなわち、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＡのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。または、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＢのトランジスタＴＲ２、ＴＲ５、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。または、平滑コンデンサＣからアーム回路１５０ＣのトランジスタＴＲ３、ＴＲ６、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランドを介して、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０から平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路であっても良い。また、任意の２つのアーム回路（たとえばアーム回路１５０Ａと１５０Ｃ）によって絶縁抵抗検出用電流経路を形成するようにしても良い。
【０１２７】
なお、モータＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、インバータ回路１４０−２側において、上記と同様に、いずれかの経路で絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【０１２８】
検出動作制御部１７０は、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を受信したときには、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、図５に示してあるように、遮断器１３０を開にし、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂを閉に、分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂを開にして、同時に検出スイッチ１５５を閉にして、インバータ回路１４０−１側において上記の絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【０１２９】
一方、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ２に対するものであれば、遮断器１３０を開にし、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂを開に、分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂを閉にして、同時に検出スイッチ１５５を閉にして、インバータ回路１４０−２側において上記の絶縁抵抗検出用電流経路を形成する。
【０１３０】
分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂと１５７−２Ａ、１５７−２Ｂは同時に閉となることはなく、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであるか、モータＭ２に対するものであるかによって択一的に開閉される。したがって、インバータ回路１４０−１側において絶縁抵抗検出用電流経路を形成するときには、インバータ回路１４０−２側の影響を受けることなく、モータＭ１の絶縁抵抗Ｒ１ｉが測定できる。また、インバータ回路１４０−２側において絶縁抵抗検出用電流経路を形成するときには、インバータ回路１４０−１側の影響を受けることなく、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが測定できる。
【０１３１】
ＰＷＭ制御回路１７５は、検出動作制御部１７０からの指示を受けて、高耐圧ＩＣ１４５にはＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力し、第２駆動回路１４７にはＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。
【０１３２】
これにより、スイッチング部の少なくとも一つのアーム回路（たとえば３つであればアーム回路１５０Ａ−１５０Ｃ）の一対のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をオン状態にしてトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６をオフ状態にし、その後トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３をオフ状態にしてトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６をオン状態にするスイッチング動作が繰り返される。また、スイッチング部の少なくとも一つのアーム回路（たとえば１つであればアーム回路１５０Ａ）の一対のトランジスタＴＲ１をオン状態にしてトランジスタＴＲ４をオフ状態にし、その後トランジスタＴＲ１をオフ状態にしてトランジスタＴＲ４をオン状態にするスイッチング動作が繰り返される。
【０１３３】
ＰＷＭ制御回路１７５は、アーム回路１５０Ａ−１５０Ｃの高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号をパルスの位相を合わせるように同期させて出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線の絶縁抵抗を検出できるようにする。
【０１３４】
また、ＰＷＭ制御回路１７５は、アーム回路１５０Ａの高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｒまたは巻線Ｗ２ｒの絶縁抵抗を検出できるようにする。または、アーム回路１５０Ｂの高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｔまたは巻線Ｗ２ｔの絶縁抵抗を検出できるようにする。または、アーム回路１５０Ｃの高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力して、モータＭ１またはＭ２の巻線Ｗ１ｓまたは巻線Ｗ２ｓの絶縁抵抗を検出できるようにする。
【０１３５】
さらに、ＰＷＭ制御回路１７５は、任意の２つのアーム回路（たとえばアーム回路１５０Ａと１５０Ｃ）の第１駆動回路１４５と第２駆動回路１４７に対してパルスの位相を合わせるように同期させて、同時に上記のデューティー比のＰＷＭ信号を出力しても良い。
【０１３６】
なお、検出動作指示部１７０とＰＷＭ制御回路１７５とで検出動作制御部を形成する。
【０１３７】
このときの、高耐圧ＩＣ１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比Ａは、絶縁抵抗検出用電流経路に、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗Ｒ１ｉまたはＲ２ｉの検出に必要な電流を流すための電圧が生成でき、かつ、ブートストラップ回路のコンデンサＣ１を高耐圧ＩＣ１４５によるトランジスタＴＲ１のスイッチング動作が可能な程度に充電できる、３０％から７０％の範囲の値を選定する。
【０１３８】
前述のように、図５に示したモータ制御装置１００Ｂのアーム回路１５０Ａの高耐圧ＩＣ１４５には、ブートストラップ回路が接続されている。ブートストラップ回路では、分離スイッチ１５７−１Ａが閉となりトランジスタＴＲ４がオンしている期間、直流電源ＤＳＰ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、トランジスタＴＲ４で構成される閉回路に電流が流れ、この電流によってコンデンサＣ１が充電される。
【０１３９】
図６は、実施形態３に係るモータ制御装置で用いるＰＷＭ信号の一例を示す図である。
【０１４０】
コンデンサＣ１に充電された電荷は高耐圧ＩＣ１４５に印加される電圧を上昇させる。分離スイッチ１５７−１Ａが開となった後に、コンデンサＣ１の充電された電荷で高耐圧ＩＣ１４５を動作させることができ、高耐圧ＩＣ１４５から出力されるスイッチング信号によって、トランジスタＴＲ１の導通状態を確保できる。
【０１４１】
分離スイッチ１５７−１Ａが閉となっている間、図６に示すような、ＰＷＭ信号がトランジスタＴＲ１とＴＲ４に印加される。ＰＷＭ信号１とＰＷＭ信号２は、ＨＩとＬＯＷの状態が反転している信号である。したがって、ＰＷＭ信号１がトランジスタＴＲ１に印加され、ＰＷＭ信号２がトランジスタＴＲ４に印加されると、トランジスタＴＲ１はオン状態となる一方トランジスタＴＲ４はオフ状態となり、その後トランジスタＴＲ１はオフ状態になる一方トランジスタＴＲ４はオン状態になる、というスイッチング動作を繰り返す。
【０１４２】
〔モータ制御装置の動作〕
次に、図５に示したモータ制御装置１００Ｂの動作について説明する。
【０１４３】
（通常動作）
通常動作は、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂ、１５７−２Ａ、１５７−２Ｂが全て閉になっている以外は、実施形態１に係るモータ制御装置１００の動作と全く同一である。
【０１４４】
（絶縁抵抗検出動作）
上記のような通常動作とは別に、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、モータ制御装置１００Ｂは次のように動作する。この動作は、モータの絶縁劣化検出方法を示すものでもある。
【０１４５】
絶縁抵抗検出動作は、検出動作指示部１７０が、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を外部から入力することによって開始される。
【０１４６】
検出動作指示部１７０が外部から絶縁抵抗の検出指示を受信すると、検出動作指示部１７０は、図５に示すように、遮断器１３０を閉状態から開状態にして、整流回路１１０を交流電源１２０から切り離す。これによってインバータ回路１４０−１と１４０−２には電力が供給されなくなり、モータ制御装置１００Ｂが通常動作から絶縁抵抗検出動作に移行する。なお、絶縁抵抗の検出指示には、検出対象となるモータＭ１またはＭ２の情報を含んでいる。
【０１４７】
検出動作指示部１７０は、絶縁抵抗の検出指示に含まれる検出対象となるモータの情報から、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。認識した検出指示により、開状態にさせる分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂまたは１５７−２Ａ、１５７−２Ｂを選択し、選択した分離スイッチを開状態にする。
【０１４８】
たとえば、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、絶縁抵抗の検出対象となるモータが接続されるインバータ回路は１４０−１であるので、検出動作指示部１７０は、図５に示すように、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂのみを閉状態にする。すなわち、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂは閉状態のままとし、絶縁抵抗の検出対象外のモータが接続されるインバータ回路は１４０−２の分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂは閉状態から開状態とする。
【０１４９】
分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂを開状態にするのは、万が一、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが低下している場合には、インバータ回路１４０−２の直流電源ＤＰＳからブートストラップ回路の抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、絶縁抵抗Ｒ２ｉ及び高耐圧ＩＣ１４５を通して電流が流れてしまうからである。この電流は絶縁抵抗Ｒ１ｉの誤検出を招く。
【０１５０】
さらに具体的には、モータＭ１をＰＷＭ駆動した場合に、グランド電位に対するマイナス極の電位は、ＰＷＭ信号の影響を受けて変動する。このため、マイナス極の電位がグランド電位よりも高くなった時に絶縁抵抗Ｒ２ｉを通して抵抗器１６０と保護抵抗器１６５に電流が流れる。これにより、絶縁抵抗Ｐ１ｉを検出しようとしているのに絶縁抵抗Ｐ２ｉを流れる電流の影響を受けて絶縁抵抗Ｐ１ｉの抵抗値が実際の抵抗値よりも小さく検出される。
【０１５１】
以上の誤検出を回避するために、モータＭ１の絶縁抵抗を検出する際には、分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂを開状態にしている。なお、モータＭ２の絶縁抵抗を検出する際には、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂを開状態にする。
【０１５２】
次に、検出動作指示部１７０は、図５に示すように、検出スイッチ１５５を閉状態にする。
【０１５３】
ＰＷＭ制御回路１７５は、検出動作指示部１７０からの動作指示を受けて、まず、インバータ回路１４０−１のアーム回路１５０Ａ-１５０Ｃの高耐圧ＩＣ１４５にＡ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号は、図６の上側に示すパルス状の信号である。なお、絶縁劣化検出動作の際に用いるＰＷＭ信号と上記の通常動作の際に用いるＰＷＭ信号は異なる。絶縁劣化検出動作の際には、絶縁劣化検出に適した独自のＰＷＭ信号を用いる。
【０１５４】
このＰＷＭ信号によって、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がスイッチング動作される。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がオンしている間は、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６はオフし、図５に示すように、平滑コンデンサＣからトランジスタＴＲ１、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、及びトランジスタＴＲ２、モータＭ１の巻線Ｗ１ｔ、及びトランジスタＴＲ３、モータＭ１の巻線Ｗ１ｓ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランド、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０を介して平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れる。
【０１５５】
一方、ＰＷＭ制御回路１７５は、検出動作指示部１７０からの動作指示を受けて、インバータ回路１４０−１のアーム回路１５０Ａ−１５０Ｃの第２駆動回路１４７に、高耐圧ＩＣ１４５に出力したＰＷＭ信号のＨＩ、ＬＯＷを同一タイミングで反転させた１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。１００−Ａ％のデューティー比のＰＷＭ信号は、図６の下側に示すパルス状の信号である。
【０１５６】
このＰＷＭ信号によって、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がスイッチング動作される。トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がオンしている間は、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３はオフし、図５に示すように、直流電源ＤＰＳから抵抗器Ｒ１、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６を介して直流電源ＤＰＳに至るブートストラップ回路に電流が流れる。この電流でコンデンサＣ１が充電される。充電されたコンデンサＣ１の電圧は、次にトランジスタＴＲ１がスイッチング動作をするときの高耐圧ＩＣ１４５の電源となる。
【０１５７】
したがって、高耐圧ＩＣ１４５と第２駆動回路１４７に出力するＰＷＭ信号によってトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３とトランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６とが交互にオン、オフを繰り返す。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３がオンしている時間は高耐圧ＩＣ１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比によって決まる。絶縁抵抗Ｒ１ｉの求め方は、実施形態１と同一である。
【０１５８】
なお、上記のように、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３は高耐圧ＩＣ１４５に出力されるＰＷＭ信号によってスイッチングされる。ＰＷＭ信号のデューティー比は大きいほどモータＭ１の巻線、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、保護抵抗器１６５、抵抗器１６０の直列回路に印加される平均電圧Ｖが大きくなるので、絶縁抵抗Ｒ１ｉの検出には都合が良い。
【０１５９】
一方、トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がオンしている時間は高耐圧ＩＣ１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比に依存する。トランジスタＴＲ４、ＴＲ５、ＴＲ６がオンしている間だけブートストラップ回路に電流が流れるので、高耐圧ＩＣ１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比が大きければ大きいほど、コンデンサＣ１の充電時間が短くなって、コンデンサＣ１の電圧が上がらなくなる。
【０１６０】
このため、高耐圧ＩＣ１４５に出力するＰＷＭ信号のデューティー比Ａは、絶縁抵抗検出用電流経路に、絶縁抵抗Ｒ１ｉの検出に必要な電流を流すための電圧が生成でき、かつ、ブートストラップ回路のコンデンサＣ１をトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のスイッチング動作が可能な程度に充電できる、３０％から７０％の範囲の値を選定している。
【０１６１】
以上のように、実施形態３に係るモータ制御装置１００Ｂによれば、モータＭ１、Ｍ２の通常運転を停止し、遮断器１３０を開状態にすることでモータＭ１、Ｍ２の絶縁抵抗が測定できる。このため、モータＭ１、Ｍ２の配線を取り外す必要が無なく、絶縁抵抗の測定に際して、電源ラインを通して流れる漏れ電流や交流電源のノイズの影響を受けることがない。
【０１６２】
なお、上記の絶縁抵抗検出動作においては、インバータ回路１４０−１または１４０−２のアーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに同一のデューティー比のＰＷＭ信号を、パルスの位相を合わせるように同期させて与えるため、モータＭ１、Ｍ２を回転させる方向に力が働かず、モータＭ１、Ｍ２が回転することはない。逆に言えば、絶縁劣化検出動作時には、モータＭ１、Ｍ２が回転することのないように、インバータ回路１４０−１または１４０−２の各アーム回路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃに同一のデューティー比のＰＷＭ信号を与える。
【０１６３】
また、絶縁抵抗の検出時には、検出時のみ通電される専用の抵抗器１６０を用いて絶縁抵抗を測定している。このため、絶縁抵抗の抵抗値は絶縁抵抗の検出に適した値を採用することができる。しかも各アーム回路には、同一のデューティー比のＰＷＭ信号を、パルスの位相を合わせるように同期させて（必ずしも完全にパルスの位相が合っていなくとも良い）与えているため、モータは回転することがない。
【０１６４】
さらに、１つの絶縁抵抗検出部を設けておくだけで複数のモータの絶縁抵抗を個別に検出できる。
【０１６５】
そして、ブートストラップ回路及び高耐圧ＩＣの電流を遮断できる位置に分離スイッチを設け、他軸のモータの絶縁抵抗測定時にこの分離スイッチを開とするようにしたので、ブートストラップ電源を用いてインバータ回路が構成されている場合に、そのインバータ回路に接続されているモータの絶縁抵抗が低下していたとしても、モータの絶縁抵抗を正確に検出することができる。
【０１６６】
［実施形態４］
〔モータ制御装置の構成〕
図６は、実施形態４に係るモータ制御装置の構成図である。実施形態４に係るモータ制御装置１００Ｃの構成は、図５に示した実施形態３に係るモータ制御装置１００Ｂの構成とほぼ同一である。
【０１６７】
実施形態３に係るモータ制御装置１００Ｂと異なっているのは、インバータ回路１４０−１のアーム回路１５０Ａに、トランジスタＴＲ１のコレクタ−エミッタ間をバイパスするバイパススイッチ１５９−１と抵抗器Ｒとの直列回路を接続していること、インバータ回路１４０−２のアーム回路１５０Ａに、トランジスタＴＲ１のコレクタ−エミッタ間をバイパスするバイパススイッチ１５９−２と抵抗器Ｒとの直列回路を接続していることである。この構成以外の構成は実施形態３に係るモータ制御装置１００の構成と同一である。
【０１６８】
バイパススイッチ１５９−１と１５９−２は、検出動作指示部１７０によって開閉される。また、その動作は、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂ、１５７−２Ａ、１５７−２Ｂから独立している。
【０１６９】
〔モータ制御装置の動作〕
次に、図６に示したモータ制御装置１００Ｃの動作について説明する。
【０１７０】
（通常動作）
通常動作は、バイパススイッチ１５９−１と１５９−２がともに開になっている以外は、実施形態３に係るモータ制御装置１００Ｂの動作と全く同一である。
【０１７１】
（絶縁抵抗検出動作）
通常動作とは別に、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗を検出するときには、モータ制御装置１００Ｃは次のように動作する。この動作は、モータの絶縁劣化検出方法を示すものでもある。
【０１７２】
実施形態３に係るモータ制御装置１００Ｂと同様に、実施形態４に係るモータ制御装置１００Ｃも、絶縁抵抗検出動作は、検出動作指示部１７０が、モータＭ１またはＭ２の絶縁抵抗の検出指示を外部から入力することによって開始される。
【０１７３】
検出動作指示部１７０が外部から絶縁抵抗の検出指示を受信すると、検出動作指示部１７０は、図６に示すように、遮断器１３０を閉状態から開状態にして、整流回路１１０を交流電源１２０から切り離す。これによってインバータ回路１４０−１と１４０−２には電力が供給されなくなり、モータ制御装置１００が通常動作から絶縁抵抗検出動作に移行する。
【０１７４】
検出動作指示部１７０は、絶縁抵抗の検出指示に含まれる検出対象となるモータの情報から、その検出指示がどのモータに対する検出指示であるのかを認識する。認識した検出指示により、開状態にさせる分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂまたは１５７−２Ａ、１５７−２Ｂ、及び、バイパススイッチ１５９−１または１５９−２を選択し、選択した分離スイッチ及びバイパススイッチを開状態にする。
【０１７５】
たとえば、絶縁抵抗の検出指示がモータＭ１に対するものであれば、絶縁抵抗の検出対象となるモータが接続されるインバータ回路は１４０−１であるので、検出動作指示部１７０は、図６に示すように、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂとバイパススイッチ１５９−１を閉状態にする。すなわち、分離スイッチ１５７−１Ａ、１５７−１Ｂは閉状態のままとし、バイパススイッチ１５９−１を開状態から閉状態にして、絶縁抵抗の検出対象外のモータが接続されるインバータ回路１４０−２の分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂは閉状態から開状態とし、バイパススイッチ１５９−２は開状態のままとする。
【０１７６】
分離スイッチ１５７−２Ａ、１５７−２Ｂを開状態にするのは、実施形態３の場合と同様に、万が一、モータＭ２の絶縁抵抗Ｒ２ｉが低下している場合には、モータＭ２の巻線から高耐圧ＩＣ１４５、直流電源ＤＰＳ、平滑コンデンサＣが接続されている−ライン側に電流が流れ込んでしまうからである。この電流は絶縁抵抗Ｒ１ｉの誤検出を招く。
【０１７７】
さらに具体的には、モータＭ１をＰＷＭ駆動した場合に、グランド電位に対するマイナス極の電位は、ＰＷＭ信号の影響を受けて変動する。このため、マイナス極の電位がグランド電位よりも高くなった時に絶縁抵抗Ｒ２ｉを通して抵抗器１６０と保護抵抗器１６５に電流が流れる。これにより、絶縁抵抗Ｐ１ｉを検出しようとしているのに絶縁抵抗Ｐ２ｉを流れる電流の影響を受けて絶縁抵抗Ｐ１ｉの抵抗値が実際の抵抗値よりも小さく検出される。
【０１７８】
次に、検出動作指示部１７０は、図６に示すように、検出スイッチ１５５を閉状態にする。
【０１７９】
絶縁抵抗の検出対象となるモータが接続されるインバータ回路１４０−１のバイパススイッチ１５９−１が閉状態になり、検出スイッチ１５５が閉状態になると、平滑コンデンサＣからバイパススイッチ１５９−１、モータＭ１の巻線Ｗ１ｒ、絶縁抵抗Ｒ１ｉ、グランド、保護抵抗器１６５、検出スイッチ１５５、抵抗器１６０を介して平滑コンデンサＣに至る絶縁抵抗検出用電流経路に電流が流れる。
【０１８０】
Ａ／Ｄコンバータ１８０は、検出電流Ｉが抵抗器１６０に流れることで生成される抵抗器１６０の電圧Ｖ１６０をＡ／Ｄ変換する。絶縁劣化判定コンピュータ１８５は、Ａ／Ｄ変換された電圧Ｖ１６０からモータＭ１の絶縁抵抗値ＲＲ１ｉを検出する。検出した絶縁抵抗値ＲＲ１ｉをモニタリングして、絶縁抵抗値ＲＲ１ｉが低下している場合には、モータＭ１を交換し、地絡によるシステムダウンの発生を未然に防止する。
【０１８１】
実施形態４に係るモータ制御装置１００Ｃでは、絶縁抵抗検出動作時に、検出対象となるモータが接続されているインバータ回路のバイパススイッチのみを閉にする。バイパススイッチが閉になると、トランジスタとは無関係にバイパススイッチが閉じている間は絶縁抵抗検出用電流経路が形成されるので、高耐圧ＩＣ１４５にはＰＷＭ信号を与える必要はない。
【０１８２】
以上のように、本発明によれば、高耐圧ＩＣを有する多軸のモータ制御装置であっても、各モータの絶縁抵抗を容易に検出することができ、複数のモータの絶縁劣化の状態を個別に正確に把握することができる。
【０１８３】
なお、上記の実施形態では、インバータ回路１４０−１及び１４０−２の両方が、高耐圧ＩＣを備えている場合を例示したが、どちらか一方のインバータ回路のみが高耐圧ＩＣを備えている場合にも、本発明を適用することができる。
【０１８４】
また、抵抗器の電圧検出をＡ／Ｄコンバータで行わせたが、代わりにコンパレータを用いて、絶縁劣化状態の検出ができるようにしても良い。
【０１８５】
整流回路はダイオードによって構成されるものではなく、交流電源に回生する機能を有しているものであっても良い。
【符号の説明】
【０１８６】
１００    モータ制御装置、
１１０    整流回路、
１２０    交流電源、
１３０    遮断器、
１４０−１、１４０−２    インバータ回路、
１４５    高耐圧ＩＣ、
１４７    第２駆動回路、
１４９−１、１４９−２    直流電圧接続スイッチ、
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ    アーム回路（スイッチング部）、
１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃ    接続ライン、
１５５    検出スイッチ、
１５６−１、１５６−２、１５９−１、１５９−２    バイパススイッチ、
１５７−１Ａ、１５７−１Ｂ、１５７−２Ａ、１５７−２Ｂ    分離スイッチ、
１６０    抵抗器、
１６５    保護抵抗器、
１７０    検出動作指示部、
１７５    ＰＷＭ制御回路、
１８０    Ａ／Ｄコンバータ、
１８５    絶縁劣化判定コンピュータ、
Ｃ    平滑コンデンサ、
ＴＲ１−ＴＲ６    トランジスタ、
ＤＰＳ    直流電源、
Ｒ０    抵抗、
Ｄ０    ダイオード、
Ｃ０    コンデンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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